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膜結(jié)構(gòu)的常用形態(tài)主要可以歸納為以下幾種,每種形態(tài)都有其獨特的特點和應(yīng)用場景:
1. 傘形膜結(jié)構(gòu):
- 特點:膜單元外圍相對位置較低,多固定在剛性側(cè)梁或柔性側(cè)索上;膜單元中間有一個或多個高點,通常通過獨立的柱子或飛行的柱子實現(xiàn)懸環(huán)的支撐;整個膜表面是錐形的。
- 應(yīng)用:常見于商業(yè)、住宅等場所,如遮陽棚、雨棚等。
- 注意事項:當(dāng)膜單元大跨度時,可以設(shè)置脊索在高點和邊界支持點之間,以改變結(jié)構(gòu)內(nèi)部的力量傳輸路徑,避免應(yīng)力集中在膜材料上。
2. 脊谷形膜結(jié)構(gòu):
- 特點:在兩個高點之間排列平行的脊索,在兩個低點之間排列平行的谷索;高低點交替,曲面呈波浪形;脊索與谷索之間的膜面形成一個負高斯曲率面。
- 應(yīng)用:適用于大型室內(nèi)和室外建筑,如美國的丹佛國際機場和加拿大的加拿大廣場等。
- 注意事項:當(dāng)結(jié)構(gòu)跨度較大或荷載較大時,可以在梁、谷索之間布置一些水平加筋索。
3. 鞍形膜結(jié)構(gòu):
- 特點:由四個非共面角和連接角的邊件包圍,是典型的倒易曲面形式;在這四個角點中,通常有兩個對角點作為高點(HP),另外兩個對角點作為低點(LP)。
- 應(yīng)用:多使用于膜結(jié)構(gòu)建筑產(chǎn)品中,如景觀雕塑、小型建筑等。
- 注意事項:邊緣構(gòu)件可以是混凝土梁或空間鋼桁架,形成所謂的剛性邊界;或邊緣索可通過施加更大的預(yù)張力來形成柔性邊界。
4. 拱支形膜結(jié)構(gòu):
- 特點:利用拱為膜材料提供一個連續(xù)的支撐點,結(jié)構(gòu)平面多為圓形或近似橢圓形;當(dāng)跨度較大時,常在中拱與下緣構(gòu)件之間布置正交索網(wǎng)。
- 應(yīng)用:主要應(yīng)用于封閉式建筑中,如體育館、展覽館等。
- 注意事項:由于拱支式膜結(jié)構(gòu)多用于封閉式建筑,因此需要考慮其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和內(nèi)部環(huán)境控制。
除了上述四種常用形態(tài)外,膜結(jié)構(gòu)還有其他一些特殊形態(tài),如球形膜結(jié)構(gòu)、氣墊膜結(jié)構(gòu)等,這些形態(tài)的選擇取決于具體的設(shè)計要求和應(yīng)用場景。同時,在設(shè)計和建造膜結(jié)構(gòu)時,還需要考慮材料的選擇、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、施工工藝等因素。
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