膜結(jié)構(gòu)2膜結(jié)構(gòu)建筑

哈爾濱工業(yè)大學(xué)6.2 膜結(jié)構(gòu)建筑ArchitecturalPerformanceof

MembraneStructures一、膜結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展

曲面存在著無(wú)限的可能性，這意味著膜結(jié)構(gòu)的形狀可以隨著建筑師的想象力而任意變化。前提是符合力學(xué)原理！1古老的膜結(jié)構(gòu)TheAncientTension

StructuresAnoldChinese

drawing2Nomadsheltersin

Iran現(xiàn)代膜結(jié)構(gòu)發(fā)展歷程Historyofmembrane

structures20世紀(jì)50年代早期的充氣膜結(jié)構(gòu)出現(xiàn)，并用于商業(yè)中。20世紀(jì)70年代以大阪世博會(huì)為開端，膜結(jié)構(gòu)開始在世界范圍內(nèi)得到應(yīng)用。20世紀(jì)80年代初PTFE膜材出現(xiàn)，膜結(jié)構(gòu)被正式用于永久性建筑中1997年上海八萬(wàn)人體育場(chǎng)建成，標(biāo)志著膜結(jié)構(gòu)在中國(guó)興起3推動(dòng)膜結(jié)構(gòu)發(fā)展的重要人物Somepersonsweshould

rememberWalter Bird早期的充氣膜結(jié)構(gòu)的開拓者，Birdair公司創(chuàng)始人。David Geiger大阪世博會(huì)美國(guó)館的建造者，索穹頂結(jié)構(gòu)的首創(chuàng)者Frei Otto（1925- ）現(xiàn)代膜結(jié)構(gòu)理論的奠基人。推崇“原始建筑學(xué)” ，即用“最少的”的材料來(lái)表現(xiàn)最樸素的自然之美。他認(rèn)為：建筑藝術(shù)的目的不是為了炫耀技術(shù)，而是更好地表達(dá)自然。4WalterBirdatopaBirdair

radome5第一個(gè)現(xiàn)代大跨度膜結(jié)構(gòu)日本大阪世博會(huì)美國(guó)館， 1970年氣承式膜結(jié)構(gòu)，140×83m6蒙特利爾體育場(chǎng)MontrealOlympicStadium,

Canada7是1976年奧運(yùn)會(huì)的主賽場(chǎng)。開合式膜屋蓋由26根鋼索懸吊在175m高的斜塔上。漢城奧運(yùn)會(huì)體操館和擊劍館OlympicGymnasticsArena&FencingArena,Seoul,1986體操館，D=120m8擊劍館，D=93m1988年第24屆漢城奧運(yùn)會(huì)主賽館；是世界上首次在大型場(chǎng)館中采用索穹頂體系。莫斯科奧運(yùn)會(huì)中心體育館OlympicGymnastics,Moscow,

19801980年第22屆莫斯科奧運(yùn)會(huì)主賽館；采用鋼懸膜結(jié)構(gòu)。9佐治亞穹頂GeorgiaDome,Atlanta,Georgia,

19921996年第26屆亞特蘭大奧運(yùn)會(huì)主場(chǎng)館。橢圓形平面240m×192m，是世界上最大的索膜結(jié)構(gòu)。10現(xiàn)代膜結(jié)構(gòu)發(fā)展的原動(dòng)力11－材料與結(jié)構(gòu)形式的不斷創(chuàng)新大阪美國(guó)館——140m×83.5m東京后樂(lè)園——

最大跨度201m佐治亞穹頂——

240mxl92m沙特吉達(dá)機(jī)場(chǎng)候機(jī)大廳——覆蓋的面積42萬(wàn)m2標(biāo)志物12加油站13雨篷14廣場(chǎng)小品15過(guò)街天橋16室內(nèi)游泳館17膜結(jié)構(gòu)在我國(guó)的應(yīng)用Membranestructuresin

China上海八萬(wàn)人體育場(chǎng)199718北京房山游泳館BeijingFangshanSwimmingStadium,

199619天津保稅區(qū)區(qū)標(biāo)TianjinTaxDistrict,

Tianjin20長(zhǎng)沙世界之窗劇場(chǎng)ATheaterin

Changsha，199721深圳歡樂(lè)谷AGameCenterin

Shenzhen，1998脊谷式膜結(jié)構(gòu)，D=98m覆蓋面積5800m2采用PVDF膜材22東方明珠游船碼頭ShanghaiFerryTerminal

Roof，1999海鷗造型，覆蓋面積3600m2，采用PTFE膜材，覆蓋在平行布置的鋼拱桁架上。23昆明世博園藝術(shù)廣場(chǎng)TheArtSquareat

Expo’9924杭州健身中心HangzhouSportCenter,

Zhejiang,199925游泳館：鋼桁架+脊谷式膜結(jié)構(gòu)覆蓋面積4280m2雙層PVC膜材威海體育場(chǎng)Weihai

Stadium，200126博敖亞洲經(jīng)濟(jì)論壇27黃埔體育場(chǎng)二、膜結(jié)構(gòu)的建筑設(shè)計(jì)要點(diǎn)排水采光聲學(xué)問(wèn)題隔熱與保溫防火281

排水

Drainage29膜表面應(yīng)具有足夠的坡度以解決排水和積雪問(wèn)題。通常膜面的坡度應(yīng)不低于20%多數(shù)膜結(jié)構(gòu)采用無(wú)組織排水方式，但應(yīng)盡量避免雨水沿建筑物的主要朝向一側(cè)流下，同時(shí)還應(yīng)注意對(duì)地面和墻面的污染。在某些情況下，可利用建筑物自身的某些形狀特點(diǎn)，解決排水問(wèn)題

……30幾種常見(jiàn)的膜面排水方式1 23 4312.

采光Lighting膜材的透光率在7%～15%左右；白天無(wú)需要照明，節(jié)約能源；膜結(jié)構(gòu)特別適用于體育設(shè)施、展覽廳和天井等對(duì)采光要求較高的建筑。當(dāng)采用內(nèi)部照明時(shí)應(yīng)注意燈具與膜面距離3.

聲學(xué)問(wèn)題33Acoustic建筑物內(nèi)部的聲音反射膜材對(duì)聲波具有很強(qiáng)的反射性，會(huì)使音樂(lè)演出的聲音變得模糊；尤其對(duì)于某些具有內(nèi)凹面的建筑，如充氣膜結(jié)構(gòu)或拱支式膜結(jié)構(gòu)，頂棚會(huì)使聲波反射匯集。建筑物對(duì)外部噪聲的屏蔽通常單層膜的隔音性能僅在10dB左右，故僅能用于對(duì)隔音要求不高的建筑物。4.

隔熱與保溫 Thermal

Insulation34單層膜材的保溫性能大致相當(dāng)于夾層玻璃，故僅適用于敞開式建筑或氣候較溫暖的地區(qū)。當(dāng)對(duì)建筑物的保溫性能要求較高時(shí)，可采用雙層或多層膜構(gòu)造來(lái)解決，一般雙層之間應(yīng)有適當(dāng)?shù)目諝飧魧樱?5～30cm左右）。當(dāng)在游泳池、動(dòng)物園和植物園等建筑中采用雙層膜構(gòu)造時(shí)，應(yīng)注意膜內(nèi)部的結(jié)露問(wèn)題。一般可通過(guò)安裝空氣循環(huán)系統(tǒng)等措施來(lái)解決。哈爾濱國(guó)際會(huì)展體育中心原方案35加拿大林賽體育中心LindsayParkSports

Centre,Canada,1984

索網(wǎng)下設(shè)有纖維棉保暖層，不但能防寒,還能透過(guò)4％的光線，這就足以在白天不用人工采光。此外在保暖層下面還有一層很薄的蒸氣絕緣層,能起吸音作用。36日本秋田—天空穹頂SkyDome,Akita,Japan,

1990Span: 130m×100m;Height:

30mRoof: PTFE

（單層）屋蓋的格構(gòu)式空間拱系沿長(zhǎng)向?yàn)榭崭构?、沿短向?yàn)殇摴芄?。利用緊貼膜面的鋼管拱作為通道，向其中送暖風(fēng)，對(duì)屋蓋起融雪作用。375.

防火38Fireproofing一般認(rèn)為，PTFE膜材是不可燃材料，PVC膜材是阻燃材料。對(duì)于永久性建筑，宜優(yōu)先選用不可燃類膜材。當(dāng)采用阻燃類膜材時(shí)，應(yīng)根據(jù)消防部門的要求采取適當(dāng)措施。例如，應(yīng)保證建筑物的頂棚與地板之間的距離在8米以上，并且避免膜材及其連接件與可能存在的火源接觸。三、膜結(jié)構(gòu)的造價(jià)構(gòu)成及估算39膜結(jié)構(gòu)工程的造價(jià)包括設(shè)計(jì)費(fèi)材料費(fèi)用加工制作費(fèi)用安裝費(fèi)用管理費(fèi)及利稅其中材料及加工制作費(fèi)用包括膜材料、輔料、索及索具、支承鋼結(jié)構(gòu)等分項(xiàng)。膜材料費(fèi)用及工程造價(jià)估算40在估算膜材費(fèi)用時(shí)，要注意膜面投影面積、膜面展開面積、膜材料消耗面積之間的關(guān)系。馬鞍形及拱形膜結(jié)構(gòu)的投影面積與展開面積之比約為1:1.15，膜材利用率80-85%；

即投影面積:展開面積:膜材料消耗面積約為1:1.15:1.4；傘形膜結(jié)構(gòu)的上述比例約為1:1.3:1.7。結(jié)構(gòu)表面的曲率越大、外形越不規(guī)則，膜材利用率就越低。PVC膜材建筑造價(jià)分析41

PVC膜材的價(jià)格在80-140元/m2之間。

膜材加工費(fèi)用約50-70元/m2

（加工費(fèi)按展開面積計(jì)價(jià)）。膜結(jié)構(gòu)的支承結(jié)構(gòu)用鋼量一般在10-30kg/m2。PVC膜材建筑的報(bào)價(jià)(以展開面積計(jì)算,含配套鋼結(jié)構(gòu)）一般在650-900元/m2之間。PTFE膜材建筑造價(jià)分析42PTFE膜材的價(jià)格在400-700元/m2之間。 因其加工難度大，加工費(fèi)用也較高。根據(jù)國(guó)外已建成工程的造價(jià)折合人民幣在1800-3000元/m2。ETFE膜材建筑造價(jià)分析43ETFE的材料價(jià)格比PTF