張拉膜別墅車棚設施
| 型號： | SH10 |
|---|---|
| 品牌： | 張拉膜結構 |
| 原產地： | 中國 |
| 類別： | 交通運輸 / 交通配套設施 / 其它交通配套設施 |
| 標籤︰ | 張拉膜結構 , 膜結構 , 交通設施等 |
| 單價： |
¥10
/ 平方米
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| 最少訂量： | 10 平方米 |
產品描述
膜結構知識
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膜結構是一種建築與結構完美結合的結構體系。它是用高強度柔性薄膜材料與支撐體系相結合形成具有一定剛度的穩定曲面，能承受一定外荷載的空間結構形式。其造型自由輕巧、阻燃、製作簡易、安裝快捷、節能、易於、使用安全等優點，因而使它在世界各地受到廣氾應用。這種結構形式特別適用於大型體育場館、人口廊道、小品、公眾休閑娛樂廣場、展覽會場、購物中心等領域。
一、從結構方式上大致可分為骨架式、張拉式、充氣式膜結構3種形式
1.骨架式膜結構（Frame Supported Structure）
以鋼構或是集成材構成的屋頂骨架后，在其上方張拉膜材的構造形式，下部支撐結構安定性高，因屋頂造型比較單純，開口部不易受限制，且經濟效益高等特點，廣氾適用於任何大,小規模的空間。
2.張拉式膜結構（Tension Suspension Structure）
以膜材、鋼索及支柱構成，利用鋼索與支柱在膜材中導入張力以達安定的形式。除了可實踐具創意，創新且美觀的造型外,也是最能展現膜結構精神的構造形式. 近年來，大型跨距空間也多採用以鋼索與壓縮材構成鋼索網來支撐上部膜材的形式。因施工精度要求高，結構性能強，且具豐富的表現力，所以造價略高于骨架式膜結構。
3.充氣式膜結構（Pneumatic Structure）
充氣式膜結構是將膜材固定于屋頂結構週邊，利用送風系統讓室內氣壓上升到一定壓力后，使屋頂內外產生壓力差，以抵抗外力，因利用氣壓來支撐，及鋼索作為輔助材,無需任何梁,柱支撐，可得更大的空間，施工快捷，經濟效益高，但需維持進行24小時送風機運轉，在持續運行及機器維護費用的成本上較高。
二、膜材料
用於膜結構建築中的膜材是一種具有強度，柔韌性好的薄膜材料，是由纖維編織成織物基材，在其基材兩面以樹脂為塗層材所加工固定而成的材料，中心的織物基材分為聚酯纖維及玻璃纖維，而作為塗層材使用的樹脂有聚氯乙烯樹脂（PVC）,硅酮(silicon)及聚四氟乙烯樹脂（PTFE），在力學上織物基材及塗層材分別具有影響下列的功能性質。
織物基材——抗拉強度，抗撕裂強度，耐熱性，耐久性，防火性。2012-2-8
塗 層 材——耐候性，防污性，加工性，耐水性，耐品，透光性。
三、膜材的正確選定
用於建築膜結構的膜材，依塗層材不同大致可分為PVC膜與PTEF膜，膜材的正確選定應考慮其建築的規模大小、用途、形式，使用年限及預算等綜合因素后決定。
PVC膜（PVC-Coated Polyester）
PVC膜材在材料及加工上都比PTFE膜便宜，且具有材質柔軟，易施工的優點。但在強度、耐用年限、防火性等性能上較PTFE膜差。PVC膜材是由聚脂纖維織物加上PVC塗層（聚氯乙烯）而成，一般建築用的膜材，是在PVC塗層材的表面處理上，塗以數micron厚的壓克力樹脂(acrylic)，以改善防污性。但是，經過數年之後就會變色、污損、劣化。一般PVC膜的耐用年限，依使用環境不同在5~8年。為了改善PVC膜材的耐侯性，近年來已研發出以氟素系樹脂于PVC塗層材的表面處理上做塗層,以改善其耐侯性及防污性的膜材。
PVDF
PVDF是二氟化樹脂（Polyvinylidene Fluoride）的略稱，在PVC膜表面處理上加以PVDF樹脂塗層的材料稱為PVDF膜。PVDF膜與一般的PVC膜比較，耐用年限改善至7~10年左右。
PVF
PVF是一氟化樹脂（Polyvinyl Fluoride）的略稱。PVF膜材是在PVC膜的表面處理上以PVF樹脂做薄膜狀薄片（laminate）加工，比PVDF膜的耐久性更佳，更具有防沾污的優點。但因為加工性、施工性與防火性都不佳，所以使用用途受到限制。
PTFE膜（PTFE Coated Fiberglass）
PTFE膜是在超細玻璃纖維織物上，塗以聚四氟乙烯樹脂而成的材料。PTFE膜最大的特微就是耐久性、防火性與防污性高。但PTFE膜與PVC膜比較，材料費與加工費高，且柔軟性低，在施工上為避免玻璃纖維被折斷，須有專用治工具與施工技術。
耐久性：塗層材的PTFE對酸、鹼等化學物質及紫外線非常安定，不易發生變色或破裂。玻璃纖維在經長期使用后，不會引起強度劣化或張力減低。膜材顏色一般為白色、透光率高，耐久性在25年以上。
防污性：因塗層材為聚四氟乙烯樹脂，表面摩擦係數低，所以不易污染，可藉由雨水洗淨。
防火性：PTFE膜符合近所有國家的防火材料試驗合格的特性，可替代其它的屋頂材料做同等的使用用途。
四、工程應用
體育設施—體育場館、健身中心等
交通設施—機場、火車站、公交車站、高速公路收費站、加油站等
文化設施—展覽/會議中心、劇場、博物館、動物園、水族館等
景觀設施—建築入口、泳池小品、小區長廊、戶外廣場、公園小品、標識性建築等
商業設施—購物中心、餐廳、步行街等
工業設施—工廠、倉庫、污水處理中心、物流中心、溫室等
張拉膜結構的概念設計
“只有正確表達結構邏輯的建築纔有強大的說服力與表現力”這句話揭示了張拉膜結構的精髓。對於張拉膜結構，任何附加的支撐和修飾都是多餘的，其結構本身就是造型；換句話說，不符合結構的造型是不可能的，因為那樣的薄膜不是飄動的就是缺乏穩定性的。張拉膜結構的美就在於其“力”與“形”的完美結合。
張拉膜結構的基本組成單元通常有：膜材、索與支承結構（桅桿、拱或其他剛性構件）。
膜材一種新興的建築材料，已被公認為是繼磚、石、混凝土、鋼和木材之後的“第六種建築材料”。膜材本身不能受壓也不能抗彎，所以要使膜結構正常工作就必須引入適當的預張力。此外，要保証膜結構正常工作的另一個重要條件就是要形成互反曲面。傳統結構為了減小結構的變形就必須增加結構的抗力；而膜結構是通過改變形狀來分散荷載，從而獲得最小內力增長的。當膜結構在平衡位置附近出現變形時，可產生兩種回復力：一個是由幾何變形引起的；另一個是由材料應變引起的。通常幾何剛度要比彈性剛度大得多，所以要使每一個膜片具有良好的剛度，就應儘量形成負高斯曲面，即沿對角方向分別形成“高點”和“低點”。“高點”通常是由桅桿來提供的，也許是由於這個原因，有些文獻上也把張拉膜結構叫做懸挂膜結構（suspension membrane）。
索作為膜材的彈性邊界，將膜材劃分為一系列膜片，從而減小了膜材的自由支承長度，使薄膜表面更易形成較大的曲率。有文獻指出，膜材的自由支承長度不宜超過15米，且單片膜的覆蓋面積不宜大於500平米。此外，索的另一個重要作用就是對桅桿等支承結構提供附加支撐，從而保証不會因膜材的破損而造成支承結構的倒塌。
膜結構設計主要包括以下內容：
1，初始態分析：確保生成形狀穩定、應力分布均勻的三維平衡曲面，並能夠抵抗各種可能的荷載工況；這是一個反復修正的過程。
2，荷載態分析：張拉膜結構自身重量很輕，僅為鋼結構的1／5，混凝土結構的1／40；因此膜結構對地震力有良好的適應性，而對風的作用較為敏感。此外還要考慮雪荷載和活荷載的作用。由於目前觀測資料尚少，故對膜結構的設計通常採用安全係數法。
3，主要結構構件尺寸的確定，及對支承結構的有限元分析。當支承結構的設計方法與膜結構不同時，應注意不同設計方法間的係數轉換。
4，連接設計：包括螺栓、焊縫和次要構件尺寸。
5，剪裁設計：這一過程應具備必要的試驗數據，包括所選用膜材的楊氏模量和剪裁補償值（應通過雙軸拉伸試驗確定）。
膜結構在方案階段需要考慮的問題有：
1，預張力的大小及張拉方式；
2，根據控制荷載來確定膜片的大小和索的佈置方式；
3，考慮膜面及其固定件的形狀以避免積水（雪）；
4，關鍵節點的設計，以避免應力集中；
5，考慮膜材的運輸和吊裝；
6，耐久性與防火考慮。
在膜結構設計階段所要考慮的要點有：
1，保証膜面有足夠的曲率，以獲得較大的剛度和美學效果；
2，細化支承結構，以充分表達透明的空間和輕巧的形狀；
3，簡化膜與支承結構間的連接節點，降低現場施工量。
膜結構研究的主要問題有：
1，找形（Form-finding）或更進一步叫“形態理論”；
2，考慮膜材鬆弛和各向異性下的結構響應；
3，結構在風荷載作用下的動力穩定性；
4，裁剪優化；
5，膜與索及支承結構間的相互作用。
膜材的類型
縱觀設計過程（膜結構表面的幾何分析，預張拉的方法，和膜結構尺寸的穩定性）的全貌，我們應該將我們的注意力集中在應用於膜結構的膜材自身。這裡介紹三種基本的織物類型：塗刮織物，覆膜織物和加強覆膜織物。由於塗刮織物應用最廣氾，所以重點介紹這一類材料。
1．塗刮織物：這類材料布基的纖維絲通常是呈90度編織的。在膜材的長度方向上受力的稱為“經向”，而在膜材的幅寬方向上受力的，且受張拉力較低的稱為“緯向”。塗刮織物通常表現出各向異性（它們在經向和緯向上表現出不同的特性），雖然這些不同可以通過編織和塗刮的工藝予以減輕。
很多膜結構工程是採用PVC塗覆聚酯長絲或PTFE塗覆玻璃纖維的材料。PVC塗覆聚酯長絲比較PTFE塗覆玻璃纖維的材料容易操作，而且價格便宜，但是它的耐久性不夠，而且需要不停地清洗，在荷載作用下變形較大.
2．覆膜織物：不應該稱之為“織物”了，因為它僅僅是由一片很薄的塑性或彈性的片材組成。它可以全透明或完全不透明，它非常柔軟，而且通常是各向同性。但是它的機械性能很低，它的耐久性和抗撕裂性能比塗刮織物低很多。因為它非常柔軟，又具有十分低廉的價格，所以它能應用在臨時建築上，象露天音樂會的遮蓬。
3．加強覆膜織物：在兩層很薄的薄膜之間粘接或者熱合上布基。層壓工藝提供給這類織物相應的強度和耐久性。如果使用透明的編織絲，再覆上透明的薄膜就可以製成透明度極高的材料。它使用的時間比覆膜織物長的多。
膜結構簡史
1917年有一位名為蘭徹斯特的美國人建議利用新發明的電力鼓風機將膜布吹脹，作野戰醫院。像許多專利申請案一樣，這只是一種構思，而沒有真正成為使用的產品。
1946年，有一位名為華特貝爾德的人為美國軍方做了一個直徑 15m圓形充氣的雷達罩，可以保護雷達不受氣候侵襲，又可讓電波無阻的通過，從而使相隔了19年的專利付諸實用。由此而衍生出了一個新的工業產業，在1956年以後美國一共建立了約50多家的膜結構公司，製造各種膜產品，用做體育設施、展覽場、設備倉庫、輕工業廠房等，不一而足。但多因設計不週全，或製作粗糙，或是業主維護不當，以致造成許多不幸事件，大多數的工廠亦因之倒閉。
1960年間，德國斯圖加特大學的弗賴?奧托先生，先後于1962和1965年發表了研究膜結構的成果，並同帳篷製造廠商合作，做了一些帳篷式膜結構和鋼索結構，其中最受人注目的是1967年在蒙特利爾博覽會的西德館，其在歐洲，尤其是德國，可以說是開了膜結構構商業化的先河。1968年，美國紐約的建築師布羅迪和哥倫比亞的大衛?蓋格教授合力爭取到了日本大阪世界博覽會美國館的設計權。原先的經費2500萬美元，被一再消減到250萬美元，此設計組承受了無比的挑戰，在窮則變，變則通的情況下，將基地挖一大坑，將廢土堆在四週，筑成圍牆，其上澆注一混凝土壓力環，將鋼索網固定在環上，再將膜布固定在鋼索網上，加以充氣，就做成了9290m2的展覽館，從而開啟了氣撐式膜結構的新頁。1968年到1987年之間，有 8座室內運動館是以此方法設計建造的。
在大阪世博會，蓋格公司成功地向世人推出氣撐式膜結構的新設計技術，而受到建築工程界一致認可后，又面臨所使用的膜材料問題。這種膜材只有7年? 8年的壽命，在太陽紫外線及風、雨的交互作用下，膜布會變得硬脆、破裂，而失去結構性能。只有使用好的膜布材料，才能使這種大跨距的屋頂，成為永久性的建築。正在此時，美國福特基金會下屬的教育設施實驗室給蓋格公司一筆資金，用來開發此種永久性的建築膜。在蓋格公司領導下，同美國的杜邦公司、康寧玻纖公司、貝爾德建築公司、化纖織布公，五家共同開發永久性的結構膜。產品很順利地就製成了，化纖公司將康寧公司提供的玻璃纖維，先集成線再織成布紗，經過矽膠浸泡，先製成水密坯布，再多次快速放入特氟隆溶液中，使坯布兩面皆有均勻的特氟隆塗層，永久性的PTFE膜正式誕生。經過加速氣候實驗，其物理穩定性確定后，蓋格公司又設計各種結構配件及確定設計程序，以建造不同性質的膜結構。堪薩斯城的建築師約翰?西弗率先使用此產品，在加州的拉?弗恩建了一座學生活動中心，另外，几平同時即1973年在聖太?克羅拉的加州分校辦建了一座氣撐游泳館（活動屋頂）及學生活動中心，從此永久性膜結構便正式在美國風行。
1．關於結構膜
一般鋼結構屋頂，是由橋梁支撐屋面板，上面覆蓋防水、隔熱層，這些屋面材料皆不承受結構力。但膜結構中的膜本身就承受活荷載包括風壓、溫度應力等，膜既是覆蓋物，亦是結構的一部分。以材質分類，結構膜有以下兩種: 1）平面不織膜：由各種塑料，在加熱液化狀態下擠出的膜，它有不同厚度、透明度及顏色，最通用的是聚乙烯膜。亦有以聚乙烯和聚氯乙烯熱熔后製成的復合膜，其抗紫外線及自潔性強，且使用年限可從7年延長到15年，此種膜因張力強度不大，而自跨度不大，屬於半結構性的膜材。 2）織布合成膜：以聚酯絲織成的市心，雙面塗以PVC樹脂，再用熱熔法覆蓋上一層聚氟乙烯膜，製成復合膜，使用年限從 7年延長到15年。因布心的張力強度較大可以使用於多種的張啦力型結構，跨度可達8m－10m，在美、日、法等國皆生產多種品牌。 2．幾種膜結構 與上述結構膜結合的結構大約有下述几類: 1）純鋼拱形結構採用傳統的樑柱系統，屋頂為圓拱式，柱梁間距一般為8m左右。 2）混凝土結構主體加鋼拱以上兩種最簡單的膜結構，依平面的形狀，如方形、菱形等，可有許多變化，拱的間距依使用的膜材強度、設計荷載、風力等確定。 3）混凝土主體結構加鋼索脊素為上彎，位於膜布下面，谷索為下彎，位於膜上面。兩種鋼索的彎向相反張拉后造成相反方向的垂直力，使膜市受到垂直方向的張力，膜布中水平方向的張力直接張拉形成。 4）混凝土主體結構加鋼柱 5）張拉式帳篷膜結構 6）大型（跨度在200m以上）氣撐式膜結構 用扁鋼作的鋼索加上膜布，可以做成大跨度的巨型屋頂。這種建築，結構簡單，施工方便，經濟效益高，無需維修。但因需常年維持封閉，進出較不便，現己不再新建，但仍不失為一種好的結構形式。由於膜結構需要精確的設計及剪裁，以達到理想的效果，大衛、蓋格和哥倫比亞大學的同僚邁克、馬克麥克和約塞夫、賴特共同開發了非線性鋼索計算程式，為氣撐式大型膜屋頂工程設計奠定了基礎。自1973年至1978年，在世界各地一連建造了12座氣撐式膜結構大型室內體育館，與同時期落成的其他球場比較，這些膜結構的體育館不但價格便宜，而且施工快。面積40000m2的銀頂球場
膜結構簡介--張拉膜結構
張拉膜結構(Tesioned Membrane Structure)，是依靠膜自身的張拉應力與支撐杆和拉索共同構成機構體系。在陽光的照射下，由膜覆蓋的建築物內部充滿自然漫射光，無強反差的着光面與陰影的區分，室內的空間視覺環境開闊和諧。夜晚，建築物內的燈光透過屋蓋的膜照亮夜空，建築物的體型顯現出夢幻般的效果。張拉膜結構特別適合用來建造城市標誌性建築的屋頂，如體育與娛樂性場館，需有廣告效應的商場、餐廳等。城市的交通樞紐是城市命脈的關鍵性建築，使用功能要求建築物各組成單元的標誌明確。因而近來年，這類建築越來越多採用膜結構。建築膜材料的使用壽命為25年以上。在使用期間，在雪或風荷載作用下均能保持材料的力學形態穩定不變。建成于1973年的美國加州La Verne大學的學生活動中心是已有23年曆史的張拉膜結構建築．跟蹤測試與材料的加載與加速氣候變化的試驗，証明它的膜材料的力學性能與化學穩定性指標下降了20％至30％，但仍可正常使用。膜的表層光滑，具有彈性，大氣中的灰塵、化學物質的微粒極難附着與滲透，經雨水的沖刷建築膜可恢復其原有的清潔面層與透光性。
張拉式膜結構
張拉整體結構（Tensegrity）是由一組連續的拉杆和連續的或不連續的壓杆組合而成的自應力、自支撐的網狀杆系結構，其中“不連續的壓杆”的含義是壓杆的端部互不接觸，即一個節點上只連接一個壓杆。 Tensegrity是美國建築師 R.B.Fuller首先提出的一種結構思想，他認為宇宙的運行就是按照張拉整體的原理進行的，即萬有引力是一個平衡的張力網，各個星球是這個網中的一個個孤立點。這種結構體系中的索網就相當于宇宙中的萬有引力，獨立的受壓杆件相當于宇宙中的星球。
會員信息
| 上海市皓雋建筑裝飾工程有限公司 | |
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| 聯繫人︰ | 朱峰 (經理) |
| 最後上線︰ | 2014/05/26 |