第9章_膜結(jié)構(gòu)

1、建筑結(jié)構(gòu)選型吉林建筑大學(xué)吉林建筑大學(xué)2第九章 膜結(jié)構(gòu)第一節(jié) 概述第二節(jié) 充氣膜結(jié)構(gòu)第三節(jié) 支承膜結(jié)構(gòu)教學(xué)要求教學(xué)要求了解膜結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)及其型式，掌了解膜結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)及其型式，掌握膜結(jié)構(gòu)選型與布置握膜結(jié)構(gòu)選型與布置第四節(jié) 工程實(shí)例3 第九章 膜結(jié)構(gòu)膜結(jié)構(gòu)膜結(jié)構(gòu): : 房屋建筑中的膜結(jié)構(gòu)雛形房屋建筑中的膜結(jié)構(gòu)雛形4 第九章 膜結(jié)構(gòu)膜結(jié)構(gòu)膜結(jié)構(gòu): : 膜結(jié)構(gòu)膜結(jié)構(gòu)(Membrane)是張拉結(jié)構(gòu)發(fā)展來(lái)的一是張拉結(jié)構(gòu)發(fā)展來(lái)的一種建筑結(jié)構(gòu)形式，由性能優(yōu)良的柔軟織物為材種建筑結(jié)構(gòu)形式，由性能優(yōu)良的柔軟織物為材料，可以向膜內(nèi)充氣，由空氣壓力支撐膜面，料，可以向膜內(nèi)充氣，由空氣壓力支撐膜面，也可以利用柔性的

2、拉索結(jié)構(gòu)或剛性的支撐結(jié)構(gòu)也可以利用柔性的拉索結(jié)構(gòu)或剛性的支撐結(jié)構(gòu)將薄膜繃緊或撐起，形成具有一定剛度，能夠?qū)⒈∧た嚲o或撐起，形成具有一定剛度，能夠覆蓋大跨度空間的結(jié)構(gòu)體系。覆蓋大跨度空間的結(jié)構(gòu)體系。 薄膜結(jié)構(gòu)被稱為及磚石結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)薄膜結(jié)構(gòu)被稱為及磚石結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)之后的第四代建筑結(jié)構(gòu)形式。構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)之后的第四代建筑結(jié)構(gòu)形式。 5 第九章 膜結(jié)構(gòu)充氣膜結(jié)構(gòu)充氣膜結(jié)構(gòu): : 充氣結(jié)構(gòu)是向膜內(nèi)充氣，用空氣壓力支撐膜面，充氣結(jié)構(gòu)是向膜內(nèi)充氣，用空氣壓力支撐膜面，包括氣壓式，氣承式，混合式，氣枕式。（如圖：包括氣壓式，氣承式，混合式，氣枕式。（如圖：1970日本世博富士館）日本世博富

3、士館） 6 第九章 膜結(jié)構(gòu)支承膜結(jié)構(gòu)支承膜結(jié)構(gòu): : 用高強(qiáng)度柔性薄膜材料經(jīng)受其它材料的拉壓作用而用高強(qiáng)度柔性薄膜材料經(jīng)受其它材料的拉壓作用而形成的穩(wěn)定曲面，能承受一定外荷載的空間結(jié)構(gòu)形形成的穩(wěn)定曲面，能承受一定外荷載的空間結(jié)構(gòu)形式，有柔性支承膜，剛性支承膜。（如圖：威海體式，有柔性支承膜，剛性支承膜。（如圖：威海體育館）育館） 7 第九章 膜結(jié)構(gòu)9.1 概述9.1.1膜結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)n 是建筑與結(jié)構(gòu)完美結(jié)合的一種結(jié)構(gòu)體系。膜材通過(guò)支承是建筑與結(jié)構(gòu)完美結(jié)合的一種結(jié)構(gòu)體系。膜材通過(guò)支承體系使膜承受張力，形成一定剛度的穩(wěn)定曲面，力的平體系使膜承受張力，形成一定剛度的穩(wěn)定曲面，力的平衡狀態(tài)直接表現(xiàn)在結(jié)構(gòu)

4、的形狀上。衡狀態(tài)直接表現(xiàn)在結(jié)構(gòu)的形狀上。n 膜材料具有良好的力學(xué)性能。膜材厚度小、一般厚度膜材料具有良好的力學(xué)性能。膜材厚度小、一般厚度0.50.8mm，重量輕、自重約為，重量輕、自重約為0.020.15kN/m，抗，抗拉強(qiáng)度高，可達(dá)拉強(qiáng)度高，可達(dá)1400N/m。n 膜結(jié)構(gòu)制作方便、施工速度快、造價(jià)低廉。工廠制作、膜結(jié)構(gòu)制作方便、施工速度快、造價(jià)低廉。工廠制作、工業(yè)化生產(chǎn)，工期可縮短工業(yè)化生產(chǎn)，工期可縮短1/21/4，造價(jià)可降，造價(jià)可降1520%。n 透光自潔、減少能耗、降低維修費(fèi)用。透光率透光自潔、減少能耗、降低維修費(fèi)用。透光率4%16%。采用高強(qiáng)薄膜材料、加強(qiáng)構(gòu)件（鋼架、柱或索），內(nèi)部產(chǎn)采

5、用高強(qiáng)薄膜材料、加強(qiáng)構(gòu)件（鋼架、柱或索），內(nèi)部產(chǎn)生一定的預(yù)應(yīng)力，形成某種空間形狀作為覆蓋結(jié)構(gòu)，并能生一定的預(yù)應(yīng)力，形成某種空間形狀作為覆蓋結(jié)構(gòu)，并能承受一定的外荷載作用的結(jié)構(gòu)形式承受一定的外荷載作用的結(jié)構(gòu)形式。8 第九章 膜結(jié)構(gòu)9.1 概述9.1.1膜結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)n 使用范圍廣、可拆卸、易運(yùn)輸。適用于廣闊的地域，拆使用范圍廣、可拆卸、易運(yùn)輸。適用于廣闊的地域，拆卸安裝時(shí)間短。卸安裝時(shí)間短?？傊耗そY(jié)構(gòu)建筑外觀飄逸，空間開闊靈秀、結(jié)構(gòu)輕盈、總之：膜結(jié)構(gòu)建筑外觀飄逸，空間開闊靈秀、結(jié)構(gòu)輕盈、透光阻燃、經(jīng)久自潔、安裝快捷、節(jié)能降耗、造價(jià)適中、透光阻燃、經(jīng)久自潔、安裝快捷、節(jié)能降耗、造價(jià)適中、維修簡(jiǎn)便。

6、由于膜材造型運(yùn)用很靈活，尤其使大跨距的維修簡(jiǎn)便。由于膜材造型運(yùn)用很靈活，尤其使大跨距的建筑，特別能突顯設(shè)計(jì)者的創(chuàng)意及設(shè)計(jì)要求。在奧運(yùn)會(huì)、建筑，特別能突顯設(shè)計(jì)者的創(chuàng)意及設(shè)計(jì)要求。在奧運(yùn)會(huì)、世博會(huì)等大型建設(shè)工程中，已經(jīng)大顯身手。世博會(huì)等大型建設(shè)工程中，已經(jīng)大顯身手。膜結(jié)構(gòu)的主要缺點(diǎn)：膜結(jié)構(gòu)的主要缺點(diǎn)：耐久性較差。最近幾年，由于高強(qiáng)、防火、透光、耐久性好、耐久性較差。最近幾年，由于高強(qiáng)、防火、透光、耐久性好、 性能穩(wěn)定的膜材的出現(xiàn)和應(yīng)用，膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)壽命可達(dá)到性能穩(wěn)定的膜材的出現(xiàn)和應(yīng)用，膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)壽命可達(dá)到2020年以上。年以上。膜結(jié)構(gòu)張力具有連續(xù)性，局部破壞就會(huì)造成整個(gè)膜結(jié)構(gòu)垮掉。膜結(jié)構(gòu)張力具有

7、連續(xù)性，局部破壞就會(huì)造成整個(gè)膜結(jié)構(gòu)垮掉。a)a) 膜材隔熱、隔聲效果差。膜材隔熱、隔聲效果差。9 第九章 膜結(jié)構(gòu)9.2 概述9.1.2薄膜材料的組成和分類v 膜材為基層與涂層的復(fù)合材料膜材為基層與涂層的復(fù)合材料 基層為纖維編織物：受力結(jié)構(gòu)基層為纖維編織物：受力結(jié)構(gòu) 附著于基層上的涂層：密實(shí)、保護(hù)基層作用外，還有防火、附著于基層上的涂層：密實(shí)、保護(hù)基層作用外，還有防火、防潮、透光防潮、透光v 常用膜材類別：常用膜材類別： 第第1類，聚酯纖性織物加聚氯乙烯（類，聚酯纖性織物加聚氯乙烯（PVC）涂層）涂層 第第2類，無(wú)機(jī)材料織物加聚四氯乙烯（類，無(wú)機(jī)材料織物加聚四氯乙烯（PTFE）涂層）涂層 第第3

8、類，改進(jìn)類，改進(jìn)PVC膜材膜材 第第4類，類，ETFE膜材，號(hào)稱軟玻璃、塑料王膜材，號(hào)稱軟玻璃、塑料王10 第九章 膜結(jié)構(gòu)9.1 概述9.1.2薄膜材料的組成和分類疏交錯(cuò)織法疏交錯(cuò)織法 附著性強(qiáng)、附著性強(qiáng)、 抗撕裂強(qiáng)度高抗撕裂強(qiáng)度高密交錯(cuò)織法密交錯(cuò)織法 高抗拉強(qiáng)度高抗拉強(qiáng)度 平織法平織法 薄，薄， 抗撕裂強(qiáng)度極高抗撕裂強(qiáng)度極高圖圖9-1-1 薄膜材料薄膜材料11 第九章 膜結(jié)構(gòu)9.2 充氣膜結(jié)構(gòu)v充氣膜對(duì)制作成一定形狀的膜囊充氣，施加張力，形成充氣膜結(jié)構(gòu)。v充氣膜結(jié)構(gòu)分類：氣壓式、氣承式、混合式、氣枕式12 第九章 膜結(jié)構(gòu)9.2 充氣膜結(jié)構(gòu)9.2.1 氣壓式膜結(jié)構(gòu)也稱為氣囊式或氣脹式膜結(jié)構(gòu) 結(jié)

9、構(gòu)受力特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)： 型式分類：氣肋式、氣被式型式分類：氣肋式、氣被式保持氣囊作用于高于大氣壓的氣壓，并使膜的每保持氣囊作用于高于大氣壓的氣壓，并使膜的每處都承受一定張拉力。處都承受一定張拉力。氣肋式：由一個(gè)個(gè)充氣囊（充氣肋式：由一個(gè)個(gè)充氣囊（充氣管）組成框架連成整體。氣管）組成框架連成整體。氣被式：由兩層薄膜之間氣被式：由兩層薄膜之間充入空氣，兩層薄膜用線充入空氣，兩層薄膜用線或隔膜連接?；蚋裟みB接。是在若干充氣肋或充氣被的密閉是在若干充氣肋或充氣被的密閉空間內(nèi)保持高于大氣壓的空氣壓空間內(nèi)保持高于大氣壓的空氣壓力，以保證其支承能力的結(jié)構(gòu)力，以保證其支承能力的結(jié)構(gòu)13 第九章 膜結(jié)構(gòu)9.

10、2 充氣膜結(jié)構(gòu)9.2.1 氣壓式膜結(jié)構(gòu)圖圖9-2 -1 氣壓式膜結(jié)構(gòu)氣壓式膜結(jié)構(gòu)圖圖9-2-2 氣壓式空氣薄膜結(jié)構(gòu)的型式氣壓式空氣薄膜結(jié)構(gòu)的型式 結(jié)構(gòu)形式：結(jié)構(gòu)形式： 結(jié)構(gòu)構(gòu)造：結(jié)構(gòu)構(gòu)造：氣囊式膜結(jié)構(gòu)落地落地?cái)R置于墻上擱置于墻上14 第九章 膜結(jié)構(gòu)9.2 充氣膜結(jié)構(gòu)9.2.1 氣壓式膜結(jié)構(gòu)波士頓藝術(shù)中心劇場(chǎng)波士頓藝術(shù)中心劇場(chǎng)圖圖9-2-4 富士組展覽館外形富士組展覽館外形15 第九章 膜結(jié)構(gòu)9.2 充氣膜結(jié)構(gòu)9.2.1 氣壓式膜結(jié)構(gòu)圖圖9-2-5 富士組展覽館平面圖富士組展覽館平面圖圖圖9-2-6 富士組展覽館縱剖面圖富士組展覽館縱剖面圖16 第九章 膜結(jié)構(gòu)9.2 充氣膜結(jié)構(gòu)9.2.1 氣壓式

11、膜結(jié)構(gòu) 氣壓式膜結(jié)構(gòu)的承載力依賴于氣囊的構(gòu)架型式、氣壓式膜結(jié)構(gòu)的承載力依賴于氣囊的構(gòu)架型式、膜材特性及作用于氣囊內(nèi)的氣壓。膜材特性及作用于氣囊內(nèi)的氣壓。v優(yōu)點(diǎn)：建筑使用空間自由開放、造型靈活多樣、優(yōu)點(diǎn)：建筑使用空間自由開放、造型靈活多樣、隔熱性好隔熱性好v缺點(diǎn)：氣囊內(nèi)工作壓力高，對(duì)材料強(qiáng)度、氣密性缺點(diǎn)：氣囊內(nèi)工作壓力高，對(duì)材料強(qiáng)度、氣密性等質(zhì)量要求高，造價(jià)高。等質(zhì)量要求高，造價(jià)高。v氣肋式適用于小跨度氣肋式適用于小跨度v氣被式的跨度要比氣肋式大得多氣被式的跨度要比氣肋式大得多17 第九章 膜結(jié)構(gòu)9.2 充氣膜結(jié)構(gòu)9.2.2 氣承式膜結(jié)構(gòu) 氣承式膜結(jié)構(gòu)是通過(guò)鼓風(fēng)系統(tǒng)向建筑物內(nèi)充氣，氣承式膜結(jié)構(gòu)是

12、通過(guò)鼓風(fēng)系統(tǒng)向建筑物內(nèi)充氣，使室內(nèi)外保持一定的壓力差，并產(chǎn)生一定的預(yù)張使室內(nèi)外保持一定的壓力差，并產(chǎn)生一定的預(yù)張應(yīng)力，以保證體系的剛度，使覆蓋膜撐起應(yīng)力，以保證體系的剛度，使覆蓋膜撐起 。 膜與地面采用沙包或錨固索固定。膜與地面采用沙包或錨固索固定。圖圖9-2-7氣承式膜結(jié)構(gòu)氣承式膜結(jié)構(gòu)18 第九章 膜結(jié)構(gòu)9.2 充氣膜結(jié)構(gòu)9.2.2 氣承式膜結(jié)構(gòu)v 特點(diǎn)：建造速度快、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用安全可靠、造價(jià)低、特點(diǎn)：建造速度快、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用安全可靠、造價(jià)低、但建筑物入口需作一定處理（防止泄氣過(guò)快），室內(nèi)外壓但建筑物入口需作一定處理（防止泄氣過(guò)快），室內(nèi)外壓差對(duì)少部分敏感人有影響，跨度大時(shí)，要求膜強(qiáng)度高

13、，易差對(duì)少部分敏感人有影響，跨度大時(shí)，要求膜強(qiáng)度高，易垮塌?？逅?。圖圖9-2-8 拉索的布置拉索的布置 結(jié)構(gòu)形式：拉索的布置結(jié)構(gòu)形式：拉索的布置 單向平行、雙向交叉單向平行、雙向交叉承載力依賴于支承膜的承載力依賴于支承膜的氣壓、與地面錨固的手氣壓、與地面錨固的手段及進(jìn)出建筑的方式。段及進(jìn)出建筑的方式。需要長(zhǎng)時(shí)間不間斷的向需要長(zhǎng)時(shí)間不間斷的向室內(nèi)送風(fēng)。室內(nèi)送風(fēng)。19 第九章 膜結(jié)構(gòu)9.2 充氣膜結(jié)構(gòu)9.2.2 氣承式膜結(jié)構(gòu) 日本第日本第1 1屆世界園藝博覽會(huì)蘭花館太陽(yáng)館（圓形建筑）屆世界園藝博覽會(huì)蘭花館太陽(yáng)館（圓形建筑）半徑為半徑為7575米，月亮館（弧形建筑）最大跨度為米，月亮館（弧形建筑）最

14、大跨度為4040米。米。20 第九章 膜結(jié)構(gòu)9.2 充氣膜結(jié)構(gòu)9.2.2 氣承式膜結(jié)構(gòu)圖圖9-2-10 第一穹頂平面及立面圖第一穹頂平面及立面圖 圖圖9-2-11 第二穹頂平面圖第二穹頂平面圖21 第九章 膜結(jié)構(gòu)9.2 充氣膜結(jié)構(gòu)9.2.2 氣承式膜結(jié)構(gòu)圖圖9-2-13 東京充氣棒球館剖面圖東京充氣棒球館剖面圖22 第九章 膜結(jié)構(gòu)9.2 充氣膜結(jié)構(gòu)9.2.2 氣承式膜結(jié)構(gòu)圖圖9-2-12 東京充氣棒球館鳥瞰圖東京充氣棒球館鳥瞰圖23 第九章 膜結(jié)構(gòu)9.2 充氣膜結(jié)構(gòu)9.2.2 氣承式膜結(jié)構(gòu)圖圖9-2-14 東京充氣棒球館看臺(tái)剖面圖東京充氣棒球館看臺(tái)剖面圖24 第九章 膜結(jié)構(gòu)9.2 充氣膜結(jié)構(gòu)9

15、.2.2 氣承式膜結(jié)構(gòu)圖圖9-2-15 氣承式充氣膜結(jié)構(gòu)實(shí)例氣承式充氣膜結(jié)構(gòu)實(shí)例25 第九章 膜結(jié)構(gòu)9.2 充氣膜結(jié)構(gòu)9.2.2 氣承式膜結(jié)構(gòu) 氣承式充氣膜結(jié)構(gòu)破壞實(shí)例氣承式充氣膜結(jié)構(gòu)破壞實(shí)例26 第九章 膜結(jié)構(gòu)9.2 充氣膜結(jié)構(gòu)9.2.2 氣承式膜結(jié)構(gòu)v美國(guó)明尼阿波利斯的美國(guó)明尼阿波利斯的“大城市穹頂大城市穹頂”在在1981年年11月膜月膜結(jié)構(gòu)充氣后的三周，因?yàn)橐淮伪╋L(fēng)雪在屋面上形成雪結(jié)構(gòu)充氣后的三周，因?yàn)橐淮伪╋L(fēng)雪在屋面上形成雪窩而下癟，其后在窩而下癟，其后在1982年與年與1983年又兩次發(fā)生過(guò)類年又兩次發(fā)生過(guò)類似的事件，由此還引起了冗長(zhǎng)的法律訴訟。似的事件，由此還引起了冗長(zhǎng)的法律訴訟。

16、v這些大大小小事故的產(chǎn)生，主要是由于空氣膜所特有這些大大小小事故的產(chǎn)生，主要是由于空氣膜所特有的的 袋狀效應(yīng)袋狀效應(yīng)，即膜表面上一旦積累了一些冰雪引，即膜表面上一旦積累了一些冰雪引起下凹起下凹,而下凹又招致了更多的冰雪，這樣就造成惡性而下凹又招致了更多的冰雪，這樣就造成惡性循環(huán)而導(dǎo)致膜材的破裂。在上述過(guò)程中，有時(shí)是由于循環(huán)而導(dǎo)致膜材的破裂。在上述過(guò)程中，有時(shí)是由于熱空氣融雪系統(tǒng)不足熱空氣融雪系統(tǒng)不足,有時(shí)是由于空氣加壓控制失靈，有時(shí)是由于空氣加壓控制失靈，甚至是管理人員操作上的失誤，終于釀成事故。甚至是管理人員操作上的失誤，終于釀成事故。 27 第九章 膜結(jié)構(gòu)9.2 充氣膜結(jié)構(gòu)9.2.3 混合

17、式充氣膜結(jié)構(gòu)形式：形式：氣壓式與氣承式混合，氣壓式與氣承式混合，可克服氣壓式跨度小、可克服氣壓式跨度小、氣承式易垮塌的缺點(diǎn)；氣承式易垮塌的缺點(diǎn)；充氣結(jié)構(gòu)與其它傳統(tǒng)充氣結(jié)構(gòu)與其它傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相結(jié)合，可變化結(jié)構(gòu)相結(jié)合，可變化無(wú)窮。無(wú)窮。圖圖9-2-16 美國(guó)原子能美國(guó)原子能 委員會(huì)流動(dòng)展覽廳委員會(huì)流動(dòng)展覽廳例：結(jié)構(gòu)長(zhǎng)例：結(jié)構(gòu)長(zhǎng)90m，最寬處，最寬處38m，最高處最高處18m，由雙層涂乙烯基的尼龍，由雙層涂乙烯基的尼龍薄膜建成，層間由薄膜建成，層間由1.2m的空氣層，分的空氣層，分8個(gè)氣倉(cāng)。馬鞍形混合充氣結(jié)構(gòu)。個(gè)氣倉(cāng)。馬鞍形混合充氣結(jié)構(gòu)。28 第九章 膜結(jié)構(gòu)9.2 充氣膜結(jié)構(gòu)9.2.3 混合式充氣膜結(jié)構(gòu)

18、圖圖9-2-17熊本縣民綜合熊本縣民綜合 公園室內(nèi)運(yùn)動(dòng)廣場(chǎng)公園室內(nèi)運(yùn)動(dòng)廣場(chǎng)29 第九章 膜結(jié)構(gòu)9.2 充氣膜結(jié)構(gòu)9.2.3 混合式充氣膜結(jié)構(gòu)圖圖9-2-18 熊本縣民綜合公園室熊本縣民綜合公園室 內(nèi)運(yùn)動(dòng)廣場(chǎng)結(jié)構(gòu)剖面圖內(nèi)運(yùn)動(dòng)廣場(chǎng)結(jié)構(gòu)剖面圖30 第九章 膜結(jié)構(gòu)9.2 充氣膜結(jié)構(gòu)9.2.3 混合式充氣膜結(jié)構(gòu)熊本縣民綜合公岡室內(nèi)運(yùn)動(dòng)廣場(chǎng)雙層空氣膜系統(tǒng)圖熊本縣民綜合公岡室內(nèi)運(yùn)動(dòng)廣場(chǎng)雙層空氣膜系統(tǒng)圖31 第九章 膜結(jié)構(gòu)9.2 充氣膜結(jié)構(gòu)9.2.3 混合式充氣膜結(jié)構(gòu)32 第九章 膜結(jié)構(gòu)9.2 充氣膜結(jié)構(gòu)9.2.4 氣枕式充氣膜結(jié)構(gòu)v氣枕膜結(jié)構(gòu)由上下兩膜片形成氣囊，充氣后形成氣枕膜結(jié)構(gòu)由上下兩膜片形成氣囊，充

19、氣后形成一定形狀的膜塊狀結(jié)構(gòu)。一定形狀的膜塊狀結(jié)構(gòu)。 氣枕膜一般尺寸較小，能形成密閉的、永久的氣枕膜一般尺寸較小，能形成密閉的、永久的充氣膜結(jié)構(gòu)，一般與網(wǎng)架一起形成結(jié)構(gòu)。充氣膜結(jié)構(gòu)，一般與網(wǎng)架一起形成結(jié)構(gòu)。v充氣提供氣枕剛度承受外部荷載作用。充氣提供氣枕剛度承受外部荷載作用。圖圖9 -2-22氣枕結(jié)構(gòu)作為網(wǎng)架屋蓋氣枕結(jié)構(gòu)作為網(wǎng)架屋蓋33 第九章 膜結(jié)構(gòu)9.2 充氣膜結(jié)構(gòu)9.2.4 氣枕式充氣膜結(jié)構(gòu)圖圖9-2-20 矢跨比與主應(yīng)力關(guān)系矢跨比與主應(yīng)力關(guān)系 1）氣枕結(jié)構(gòu)的受力性能）氣枕結(jié)構(gòu)的受力性能 2）結(jié)構(gòu)構(gòu)造）結(jié)構(gòu)構(gòu)造主要荷載：風(fēng)荷載、雪荷載、徐變主要荷載：風(fēng)荷載、雪荷載、徐變內(nèi)壓變化：風(fēng)、雪作

20、用下，氣枕體內(nèi)壓變化：風(fēng)、雪作用下，氣枕體積減小、內(nèi)壓升高；溫度變化，內(nèi)積減小、內(nèi)壓升高；溫度變化，內(nèi)壓亦變化；徐變使體積增大，內(nèi)壓壓亦變化；徐變使體積增大，內(nèi)壓降低，影響結(jié)構(gòu)承載力和剛度。降低，影響結(jié)構(gòu)承載力和剛度。設(shè)計(jì)的核心問(wèn)題：薄膜應(yīng)力水平控設(shè)計(jì)的核心問(wèn)題：薄膜應(yīng)力水平控制、內(nèi)壓水平控制。制、內(nèi)壓水平控制。 與應(yīng)力水平相關(guān)因素：膜材厚度、與應(yīng)力水平相關(guān)因素：膜材厚度、矢跨比、內(nèi)壓，應(yīng)力隨矢跨比的增矢跨比、內(nèi)壓，應(yīng)力隨矢跨比的增大而減小。大而減小。設(shè)置內(nèi)壓監(jiān)控系統(tǒng)、充放氣系統(tǒng)設(shè)置內(nèi)壓監(jiān)控系統(tǒng)、充放氣系統(tǒng)34 第九章 膜結(jié)構(gòu)9.2 充氣膜結(jié)構(gòu)9.2.4 氣枕式充氣膜結(jié)構(gòu) 3）工程實(shí)例）工程實(shí)

21、例中國(guó)國(guó)家游泳中心：中國(guó)國(guó)家游泳中心：水立方，內(nèi)表面覆水立方，內(nèi)表面覆蓋面積蓋面積12萬(wàn)萬(wàn)m,采采用用ETFE膜材，壽膜材，壽命命30年。氣枕內(nèi)年。氣枕內(nèi)壓設(shè)計(jì)值壓設(shè)計(jì)值250MPa，屋面積雪時(shí)內(nèi)壓可屋面積雪時(shí)內(nèi)壓可達(dá)達(dá)500MPa,外凸矢外凸矢高為氣枕內(nèi)切圓直高為氣枕內(nèi)切圓直徑的徑的1215%。35 第九章 膜結(jié)構(gòu)9.2 充氣膜結(jié)構(gòu)9.2.4 氣枕式充氣膜結(jié)構(gòu)3）工程實(shí)例：水立方）工程實(shí)例：水立方36 第九章 膜結(jié)構(gòu)9.3 支撐膜結(jié)構(gòu)v支承體系對(duì)膜產(chǎn)生張力支承體系對(duì)膜產(chǎn)生張力支承膜結(jié)構(gòu)支承膜結(jié)構(gòu)v結(jié)構(gòu)形式：結(jié)構(gòu)形式： 柔性支承膜結(jié)構(gòu)柔性支承膜結(jié)構(gòu) 剛性支承膜結(jié)構(gòu)剛性支承膜結(jié)構(gòu)37 第九章 膜

22、結(jié)構(gòu)9.3 支撐膜結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖 38 第九章 膜結(jié)構(gòu)9.3 支撐膜結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖 39 第九章 膜結(jié)構(gòu)9.3 支撐膜結(jié)構(gòu)9.3.1 柔性支承膜結(jié)構(gòu)圖圖9-3-1 懸掛膜結(jié)構(gòu)示意圖懸掛膜結(jié)構(gòu)示意圖 又稱張拉式膜結(jié)構(gòu)又稱張拉式膜結(jié)構(gòu)或懸掛式膜結(jié)構(gòu)?；驊覓焓侥そY(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)構(gòu)造：結(jié)構(gòu)構(gòu)造： 采用桅桿、拱、拉采用桅桿、拱、拉索等支承構(gòu)件將薄膜索等支承構(gòu)件將薄膜張掛，利用柔性索向張掛，利用柔性索向膜施加張力將膜繃緊，膜施加張力將膜繃緊，形成穩(wěn)定的薄膜屋蓋。形成穩(wěn)定的薄膜屋蓋。造型新穎、適用于中造型新穎、適用于中小跨度建筑物。小跨度建筑物。一般采用負(fù)高斯曲率一般采用負(fù)高斯曲率的曲面，使兩個(gè)方向的曲面，使兩個(gè)

23、方向的曲率的薄膜纖維相的曲率的薄膜纖維相互約束，自相平衡?；ゼs束，自相平衡。40 第九章 膜結(jié)構(gòu)9.3 支撐膜結(jié)構(gòu)9.3.1 柔性支承膜結(jié)構(gòu)圖圖9-3-2 桅桿支承點(diǎn)處的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造桅桿支承點(diǎn)處的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造圖圖9-3-3 沙特阿拉伯法赫德國(guó)際體育場(chǎng)沙特阿拉伯法赫德國(guó)際體育場(chǎng) 支承方式：支承方式： 由索或拱索產(chǎn)生的由索或拱索產(chǎn)生的波狀曲線支承；內(nèi)部波狀曲線支承；內(nèi)部由莉桅桿或拉索所形由莉桅桿或拉索所形成的點(diǎn)支承。成的點(diǎn)支承。41 第九章 膜結(jié)構(gòu)9.3 支撐膜結(jié)構(gòu)9.3.1 柔性支承膜結(jié)構(gòu)上海世博世博軸上海世博世博軸42 第九章 膜結(jié)構(gòu)9.3 支撐膜結(jié)構(gòu)9.3.1 柔性支承膜結(jié)構(gòu)43 第九章 膜結(jié)構(gòu)9.

24、3 支撐膜結(jié)構(gòu)9.3.1 柔性支承膜結(jié)構(gòu)44 第九章 膜結(jié)構(gòu)9.3 支撐膜結(jié)構(gòu)9.3.1 柔性支承膜結(jié)構(gòu)圖圖9-3-4 威海固鉑成山體育館威海固鉑成山體育館45 第九章 膜結(jié)構(gòu)9.3 支撐膜結(jié)構(gòu)9.3.2 剛性支承膜結(jié)構(gòu)v剛性支承膜結(jié)構(gòu)又稱骨架支撐膜結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)組成：剛性支承膜結(jié)構(gòu)又稱骨架支撐膜結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)組成：利用拱、剛架、空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)、張拉整體結(jié)構(gòu)等利用拱、剛架、空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)、張拉整體結(jié)構(gòu)等剛性骨架支撐薄膜，實(shí)際是屋蓋結(jié)構(gòu)的覆蓋層。剛性骨架支撐薄膜，實(shí)際是屋蓋結(jié)構(gòu)的覆蓋層。v特點(diǎn)：大大減輕屋蓋結(jié)構(gòu)自重；特點(diǎn)：大大減輕屋蓋結(jié)構(gòu)自重； 構(gòu)造簡(jiǎn)單、宜于維修保養(yǎng)；構(gòu)造簡(jiǎn)單、宜于維修保養(yǎng)； 抗震性能好；抗震性能好； 對(duì)膜材強(qiáng)度要求低。對(duì)膜材強(qiáng)度要求低。46 第九章 膜結(jié)構(gòu)9.3 支撐膜結(jié)構(gòu)9.3