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简述膜结构的常见形状

发布时间:2019-01-08 16:16人气:

我们知道膜结构建筑的形态是多种多样的。但是其基本典型的形状分为:鞍形、伞形、拱支式和脊谷式这四种基本形状演变而来的。下面青海膜结构工程小编和大家深入剖析这四种典型结构形式的曲面构成和力学特点,有助于增进对膜结构中形与力的认识。

1、鞍形

鞍形曲面由四个不共面的角点和连接角点的边缘构件围合而成,是典型的互反曲面形式(如图 4a 所示)。在这四个角点中,通常有两个对角点为高点(HP),另两个为低点(LP)。鞍形膜结构的边缘构件可以是混凝土梁或空间钢桁架,即形成所谓的刚性边界;也可以采用边索,通过对其施加较大的预张力形成柔性边界。由于柔性边界可以较好地适应膜面的变形,避免膜面在安装和受荷过程中出现褶皱,因而较为常用。

对于菱形平面的鞍形膜结构,可定义两对角点间的水平距离 L 为跨度,高点(或低点)与跨中点间的高差f 为矢高,f / L为矢跨比(如图 4b所示)。矢跨比是控制鞍形曲面形状的重要参数。矢跨比越大,膜面曲率越大,结构刚度就越好;通常矢跨比在 1/ 8~1/ 12之间。

鞍形膜结构的适用跨度较小,一般多用于膜结构小品中。

西宁膜结构

2、伞形

伞形膜结构也是常见的张拉膜结构形式之一。这种结构形式的特点在于,膜单元的周边相对位置较低,多固定在刚性边梁或柔性边索上;在膜单元的中部设有一个或多个高点,多通过独立柱、飞柱或悬挂环的支承来实现;整个膜面呈锥形(如图 5 所示)。为了避免在高点附近的膜材内部应力过大,当膜单元跨度较大时,可在高点和边界支承点之间设置脊索,以改变结构内部的传力路径,避免膜材出现应力集中。伞形曲面还可以倒置应用于工程中。

3、拱支式

拱支式膜结构以拱为膜材提供连续的支承点,结构平面多为圆形或近似椭圆形。当跨度较大时,常在中间拱与下部边缘构件之间布置正交索网。拱支式膜结构多用于封闭式建筑中。

4、脊谷式

脊谷式膜结构是在两高点之间布置相互平行的脊索、在两低点之间布置谷索,高低相间,曲面呈波浪形;脊索和谷索之间的膜面形成负高斯曲率曲面。当结构跨度较大或荷载较大时,还可在脊索和谷索之间适当布置一些横向的加强索。脊谷式膜结构的结构平面多呈矩形。

尽管上述四种基本形式的造型各不相同,但都遵循一个原则,即要通过刚性支承构件或连接件在膜面内形成一系列的高点和低点;这正是互反曲面的基本特征,即互反曲面的边界不会位于同一平面内。把握了这一原则,在实际设计中就可以根据支承构件的形式(桅杆、拱或吊环)及其对膜的支承方式(点支承或线支承),来选取适当的膜结构造型形式。

关于膜结构建筑的四种典型的形状小编就先介绍到这里了,膜结构建筑的形状是多种多样的,我们在设计时可以根据情况来设计出美观、大方、艺术感足、实用性强的膜结构建筑。




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