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膜结构建筑的特性及优势

日期:2013-8-7 14:52:41 | 阅读:605

膜结构作为一种建筑体系所具有的特性主要取决于其独特的形态及膜材本身的性能。膜结构可以创造出传统建筑体系如混凝土结构和钢网架结构无法实现的设计方案,与传统结构相比膜结构具有以下十大特性及优势。

1、轻质结构:膜结构自重小的原因在于它依靠预张力形态而非材料来保持结构的稳定性。从而使膜结构自重比传统建筑结构小得多,但却具有优良的稳定性。建筑师可以利用膜结构轻质大跨的特点设计和组织结构细部构件,将膜结构轻盈和稳定的结构特性有机的统一起来。

2、透光性:透光性是现代膜结构最被广泛认可的特性之一。膜材的透光性可以为建筑提供所需要的照度,这对于建筑节能十分重要。对于一些要求光照多且亮度高的商业建筑等尤为重要。通过自然采光与人工采光的综合利用,膜材透光性可为建筑设计提供更大的美学创作空间。夜晚,透光性将膜结构变成了光的雕塑。

       膜材透光性是由他的基层纤维、涂层及其颜色所决定的。标准膜材的光谱透射比在10%-20%之间,有的膜材的光谱透射比可以达到40%,而又的膜材则是不透光的。膜材透光性及对光色的选择可以通过涂层的颜色或是面层颜色来调节。

       通过膜材和透光保温材料的适当组合,也可以使含有保温涂层的多层膜结构具有透光性。即使光谱透射比只有几个百分点,膜屋面对于人眼来说依然是发亮和透光的,具有轻型屋面的光感。

3、柔性:膜结构不是刚性的,其在风荷载或者雪荷载的作用下会产生变形。膜结构通过变形来适应外荷载,在此过程中荷载作用方向上的膜面曲率半径会减小直至能更有效抵抗该荷载。

        膜结构的灵活性使其可以产生很大的位移而不发生永久性变形。膜材的弹性性能和预张力水平决定了膜结构的变形和反应。适应自然的柔性特点可以激发人们的建设设计灵感。

        不同膜材的柔性程度也不相同,有的膜材柔韧性极佳,不会因折叠而产生脆裂或者破损,这样的材料是有效实现可移动、可展开结构的基础和前提。

4、雕塑感:膜结构的独特曲面外形使其具有强烈的雕塑感。膜面通过张力达到自平衡。负高斯膜面高低起伏具有的平衡感使体型较大的结构看上去像摆脱了重力的束缚般轻盈地漂浮于天地之间。无论室内还是室外这种雕塑般的质感都令人激动。

        膜结构可使建筑师设计出各种张力自平衡、复杂且生动的空间形式。在一天内随着光线的变化,雕塑般的膜结构通过光与影而呈现出不同的形态。日出和日落时,低入射角度的光线将突现屋顶的曲率和浮雕效果,太阳位于远地点时,膜结构的流线型边界在地面上投下弯弯曲曲的影子。利用膜材的透光性和反射性,经过设计的人工灯光也可使膜结构成为光的雕塑。

5、安全性:按照现有规范和指南设计的轻型膜结构具有足够的安全性。轻型结构在地震等水平荷载作用下能保持很好的稳定性。

        由于轻型结构自重较轻,即使发生意外坍塌,其危险性也较传统建筑结构小。膜面发生撕裂时,若结构布置能保证桅杆、梁等刚性支承构件不发生坍塌,其危险性会更小,膜结构的柔性使其在任一荷载作用下均以最有利的形态承载。

6、功能:由于张拉膜结构的自身特性,其可以满足从简单遮阳结构到功能复杂的大型建筑等许多不同的建筑功能要求,并且对于有些功能要求只有它才是最为适合的。

7、极具变现力的建筑形态:具有特定功能的建筑都可通过立意得以表达,张拉膜结构的独特外形体现了建筑自身的自然美感。

        这些建筑形态本身和与其相协调的传统建筑一起构成了令人兴致盎然的地面标志性建筑。优秀的膜结构设计师结构与外的有机融合,使其显得出类拔萃,同时与自然环境、历史及现代的城市景观有机结合。

       轻型结构可以看成是大型的雕塑作品,可为其周边空间增添活力,成为周围环境的补充或焦点。

8、抵御天气的影响:膜屋盖的一个重要作用就是抵御各种天气变(如日晒、雨淋、风雪等)对其内部空间的影响,保持建筑物内部的舒适性。选择膜面的形态和材料时要考虑到所有可能的天气状况,并尽可能利用建筑本身等被动方法来减少能量的消耗。

       多孔膜材可用作遮蔽结构。它可以控制光的投射和反射,使室内拥有散射光,并且促进自然通风,使屋面温度与周围环境的温度相同,并避免向下的热辐射。

9、可移动性和临时性:与其他结构相比的另一个突出优势是轻型结构对环境的影响是有调和性。另外它还有两个重要的特性,即可移动性和灵活性。

        结构可以在不同的地点反复拆建,这就是张拉膜结构的可移动性。它将游牧式与定居式建筑融为一体。膜材轻柔的特点使其方便运输,且易于迅速搭建,而闲置时占用空间小。这种特性使膜结构十分适于用作临时性可移动建筑,特别是在发生突然灾难或遇到紧急情况而需要在短时间内外大量人员提供庇护所的时候。

10、可展性和自适应性:可展结构可以看作是一种人造的自适应体系,同许多自然有机体一样,可根据需要改变自身的形式。他们的空间布置和对天气变化的反应具有灵活性和自适应性。通过控制自然光合内部温度可达到主动调节的目的。可展结构既可开敞也可闭合,他的灵活性使其可以改变空间的属性。精心设计的可展屋盖的优雅滑动体现了人与自然的和谐。膜结构被称作是一种创造,轻型与可展性的充分结合形成了“免施工房屋”的概念,这种结构在任何需要的时间或地点均可实现。

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