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張拉膜知識(shí)
發(fā)布時(shí)間：2025-04-15 作者：諾科膜結(jié)構(gòu) 閱讀量：0
拱支承形膜面的詳細(xì)介紹
1. 定義與基本特征
拱支式膜結(jié)構(gòu)是一種以拱形結(jié)構(gòu)作為主要支撐體系的張拉膜結(jié)構(gòu)形式。其核心特征包括：
拱形支撐：拱作為連續(xù)的支承點(diǎn)，為膜材提供穩(wěn)定的支撐，通常沿結(jié)構(gòu)的外圍或?qū)ΨQ軸線布置。
曲面形態(tài)：膜面形狀由拱的曲率和邊界條件決定，平面多呈圓形、橢圓形或近似圓形。
適用場(chǎng)景：廣泛用于封閉式或半封閉式建筑，如體育場(chǎng)館、展覽館、公共設(shè)施等。
2. 核心設(shè)計(jì)要點(diǎn)
（1）拱的支撐系統(tǒng)
拱的類型：
獨(dú)立拱：?jiǎn)蝹€(gè)拱支撐膜面，適用于小跨度或局部覆蓋。
多拱組合：多個(gè)拱并列或交錯(cuò)布置，適用于大跨度或復(fù)雜平面。
空間拱桁架：結(jié)合鋼桁架或鋼管結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)整體剛度。
材料選擇：拱的主體材料通常為鋼材（如鋼管、鋼桁架），或預(yù)應(yīng)力混凝土，需滿足抗壓和抗彎要求。
（2）跨度與矢高的控制
矢高：拱的頂部高度與跨度的比值（矢跨比）直接影響結(jié)構(gòu)剛度和形態(tài)。拱支式膜結(jié)構(gòu)的矢跨比通常取 1/5 至 1/8，以平衡美觀與力學(xué)性能。
（3）正交索網(wǎng)系統(tǒng)
作用：在跨度較大或荷載較高時(shí)，拱與下部邊緣構(gòu)件之間需布置正交索網(wǎng)（橫向與縱向交叉的張拉索），以增強(qiáng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
索網(wǎng)設(shè)計(jì)：
橫向索：沿拱的跨度方向布置，分擔(dān)拱的荷載。
縱向索：沿拱的排列方向布置，約束膜面變形。
預(yù)張力控制：索網(wǎng)的預(yù)張力需精確計(jì)算，確保膜面在無外荷載時(shí)處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)。
（4）膜面與拱的連接方式
柔性連接：膜材通過邊索或錨固點(diǎn)與拱的下緣連接，允許膜面在風(fēng)荷載或溫度變化時(shí)微小變形。
剛性連接：在特定節(jié)點(diǎn)處采用剛性構(gòu)件（如鋼梁），但需避免應(yīng)力集中。
3. 材料與施工要點(diǎn)
膜材選擇：
常用材料：聚酯纖維基布+PTFE或PVC涂層，具有高抗拉強(qiáng)度、耐候性和自潔性。
對(duì)于封閉式建筑，可選用ETFE氣枕膜以提高透光性和氣密性。
拱的材料：
鋼材（如Q345B鋼）為主，需進(jìn)行防腐處理（如熱浸鍍鋅）。
預(yù)應(yīng)力混凝土拱需配置足夠的鋼筋以抵抗壓彎。
施工流程：
1. 拱結(jié)構(gòu)安裝：先搭建拱和基礎(chǔ)，確保拱的幾何精度。
2. 索網(wǎng)張拉：按設(shè)計(jì)順序張拉正交索網(wǎng)，逐步調(diào)整預(yù)張力。
3. 膜面鋪設(shè)：根據(jù)三維找形計(jì)算裁剪膜片，通過張拉固定在拱和邊索上。
4. 邊界密封：使用鋁合金型材或橡膠密封條防止雨水滲漏。
4. 典型應(yīng)用場(chǎng)景
拱支式膜結(jié)構(gòu)憑借其大跨度、造型美觀的特點(diǎn)，適用于以下場(chǎng)景：
體育場(chǎng)館：如加拿大林賽公園體育中心（文獻(xiàn)[1][4]），其拱支式結(jié)構(gòu)結(jié)合正交索網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)大跨度無柱空間。
展覽館與會(huì)議中心：提供開闊的室內(nèi)空間，適合舉辦大型活動(dòng)。
公共設(shè)施：如車站、機(jī)場(chǎng)候機(jī)廳，兼顧功能性與地標(biāo)性設(shè)計(jì)。
景觀建筑：入口標(biāo)志、公園休息亭等，通過拱形結(jié)構(gòu)創(chuàng)造獨(dú)特視覺效果。
5. 優(yōu)缺點(diǎn)分析
優(yōu)點(diǎn)：
大跨度能力：拱的受壓特性與膜材的張力結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)大跨度覆蓋。
造型美觀：拱的曲線與膜面的流暢形態(tài)具有藝術(shù)性，適合現(xiàn)代建筑風(fēng)格。
經(jīng)濟(jì)性：相比傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)，自重輕、材料用量少，施工周期短。
透光性：選用透光膜材可減少照明能耗，夜間可通過燈光營(yíng)造景觀效果。
缺點(diǎn)：
抗風(fēng)雪荷載要求高：大跨度結(jié)構(gòu)需精確計(jì)算風(fēng)振和雪荷載，設(shè)計(jì)復(fù)雜。
維護(hù)成本：膜材需定期清潔和修補(bǔ)，尤其是接縫處的密封材料。
初期設(shè)計(jì)難度：需結(jié)合三維建模與力學(xué)分析，對(duì)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)要求較高。
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