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张拉整体膜结构(Tensegrity Membrane)

日期:2015-6-18 13:37:19 | 阅读:1995

        张拉整体膜结构由连续拉力杆件和局部压力杆在一定空间内按照特定几何拓扑关系构成具有自稳定性的闭合结构体系。拉力杆件可以是连续的膜面、线形索或细棒,压杆可以是各种钢管等受压的构件。
图2.4a为基于短程线穹顶构造的张拉整体结构,等份频数为6。图2.4b为四面体构成的张拉单元,内部为张拉球体。基于张拉整体概念,可以构造球面、圆柱面、平板、伸展臂(Mast)桁架空间结构体系。
 
 (a)20面体张拉结构(Icosahedron)   (b)四面体张拉单元(Tetrahedron)
图2.4 张拉整体结构[4]
        如果膜面是张拉整体的拉力杆件,或者膜与张拉整体体系结合作为次级结构或覆盖体系,在此都称为张拉整体膜结构。气囊式膜也可以理解为特定的张拉整体体系,受拉是连续的膜面,受压是内部非连续的气体分子(宏观指气体)。
       张拉整体的索穹顶(Cable Dome)与膜得到了完美的结合,形成了特殊形式的膜结构体系,膜的轻量、张力、柔性特征充分体现了连续拉杆、局部压杆,但它不是一个独立自平衡稳定体系,必须依靠连续强大的压杆(圈梁)来抵抗拉力。
       Geiger体系径向脊索、环索、斜索与压杆和刚性边界构成对称平面索张力桁架体系,一般加谷索使膜面形成具有负高斯曲率的脊谷形,从而使膜、谷索构成次级结构体系,如图2.5,用刚性屋面可构成理想球面穹顶。Levy发展为三角形网格体系,具有更大刚度和整体稳定性,但节点构造复杂,安装技术要求高,如亚特兰大Georgia Dome。
  
(a)红鸟竞技场            
(b)桃园竞技场
图2.5 张拉整体的索穹顶
    膜结构体系是随着人们对膜结构认识程度的不断深入而逐渐发展完善起来的。选择或创造合理的膜结构体系是结构工程师在设计膜结构建筑时需要重点考虑的问题。膜结构体系不仅要满足结构受力的要求,还要能满足工程使用、建筑空间和建筑外观的要求,达到建筑与结构的完美统一。随着人们对膜结构认识程度的不断深入,新的膜结构体系还将不断出现,创造新的膜结构体系并应用于工程实际,具有非常重要的积极意义。
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