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　　膜結構支承體系的分類(lèi)及特性

　　膜曲面單元的邊界通過(guò)點(diǎn)或線(xiàn)連接于膜結構的支承體上,形成一套完整的膜結構體系。膜結構的支承體可以獨立構成一個(gè)穩定的結構體系,膜曲面單元僅為圍護體,這類(lèi)膜結構稱(chēng)為骨架式膜結構體系;膜結構支承體也可與膜曲面單元共同形成穩定的受力結構體系,膜曲面形成不可缺少的受力單元,這類(lèi)膜結構稱(chēng)為張拉式膜結構體系;兩個(gè)具有正高斯曲面性質(zhì)的碗形膜曲面可成對封閉并由充斥其內的空氣壓力所支承,這類(lèi)膜結構稱(chēng)為氣枕式膜結構體系。

　　(1) 張拉式膜結構

　　張拉式膜結構中,膜結構的曲面單元與其支承體共同構成一個(gè)完整的結構受力體系。張拉式膜結構的支承體一般為脊、谷、邊、斜拉索、撐桿、飛柱等,并不能獨自構成穩定的受力體系,膜曲面單元的破損或缺失將導致整個(gè)結構體系的饋塌。在張拉結構中,膜面必須充分張緊才能承擔其結構單元的功能。因為充分張緊,膜面高度光滑和光潔,令室內具有良好的透光效果;因為膜面充當了結構受力單元,支承體并非完整的結構體系,因此支承體構件較少,結構體系極其簡(jiǎn)潔。不過(guò)張拉式膜結構在設計中應考慮諸多外力影響因素,否則將導致結構體系的安全度不高,一旦膜面因強臺風(fēng)或其他原因破損,將導致整個(gè)結構體系的失效。2010年上海世博會(huì )中世博軸采用了張拉式膜結構體系。

　　(2)骨架式膜結構

　　骨架式膜結構中,膜曲面單元通常只起到圍護作用,膜面的支承體系是獨立且穩定的結構承重體系。膜曲面單元可以是馬鞍形或傘形的。這類(lèi)膜結構體系的****優(yōu)點(diǎn)在于結構體系的安全度高,因為膜曲面單元的損壞或缺失不會(huì )影響整個(gè)結構體系的安全性。但這類(lèi)膜結構體系中支撐構件較多,很大程度上影響了其室內建筑觀(guān)感和透光性,無(wú)法體現膜結構輕盈飄逸的特點(diǎn)。第七屆全國花舟博覽會(huì )北京主場(chǎng)館就采用了骨架式膜結構體系。

　　(3)氣承式膜結構

　　氣承式膜結構中,建筑物的整個(gè)屋面形似一個(gè)倒扣的碗面,由充斥于建筑物內的空氣壓力支承。由于膜材料極輕的自重,這類(lèi)膜結構所需空氣壓力也很小,因此氣承式膜結構是一種極為輕型高效的結構體系。但是,采用氣承式膜結構體系的建筑物,必須設置鼓風(fēng)裝置,不間斷的充氣以補充氣壓,一旦斷電后,整個(gè)屋頂膜曲面將逐漸塌落。建筑層高較低的氣承式膜結構建筑內,必須充分考慮到這種情況,通過(guò)設置支架防止膜屋面塌落導致室內人員窒息的情況發(fā)生。著(zhù)名的東京穹頂就釆用了氣承式膜結構體系。

　　(4)氣枕式膜結構

　　氣枕式膜結構的膜面單元類(lèi)似充氣枕頭,依靠填充于封閉膜單元內的氣壓支承膜單元的曲面形狀。氣枕式膜結構一般釆用ETFE透明膜材料,夜晚氣枕內側配以燈光可達成弦彩的建筑效果。與氣承式膜結構類(lèi)似,氣枕內的空氣氣壓必須恒定以維持氣枕形狀。所以,一般需設置氣枕氣壓的監控和自動(dòng)充氣裝置。ETFE膜材具有較明顯的蠕變特征,相比于氣承式膜結構,自動(dòng)充氣對于氣枕式膜結構更為重要。德國安聯(lián)體育場(chǎng)的外圍護體就采用了氣枕式膜結構體系。