張拉膜移動車棚設施

張拉膜移動車棚設施
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 / 加油站及設備
標籤︰張拉膜結構 , 膜結構 , 停車場設施
單價: ¥10 / 平方米
最少訂量:10 平方米
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產品描述

漫談膜結構
漫談膜結構
1967年蒙特利爾的萬國博覽會德國館是由德國的FreiOtto教授設計的,在建築上有廣氾的國際影響。膜結構以其輕質、薄而柔軟的特性大大不同于當時在建築中常見的鋼結構。由曲面形成的大空間由於膜材的透光性而變得無比明亮,這種空間在建築中是沒有先例的。

    現代膜結構最初是在德國發展起來的,其基本特點、力學特性、設計方法和其作為結構體系的潛力也是在德國得到研究的。在此基礎上,這些最初被稱作“帳篷結構”的東西作為現代建築的有機組成部分被逐漸認識。設計精良的膜結構在世界各地建造,膜結構經歷了一個復興時期。
 
如今,它們作為獨特的有着無限潛力和適應各種功能的結構已被全世界所接受。

一、膜結構的發展

    1961年一篇名為《Tent》的文章在AIA雜誌的二、四月份刊上發表,FreiOtto教授給所有人揭示了膜結構的重要性。
他寫道:“房屋不能也不應該是我們必須擠進去才能進入其中的剛體。相反,伴隨我們的應該是生動的、變化的環境。”
FreiOtto教授還指出,通過對極小化的結構形態的研究,他和他的同事發現,此形態是存在於這個有機世界中的,他正試圖賦于膜結構。
他接下來寫道:“帳篷建築是古老的,三萬年前就有帳篷建築。除了這古老的習俗外,帳篷建築是微不足道的。正確的建造帳篷建築有極大的困難。事實上這是所有建築施工當中最難的一個領域。”由於Otto教授的講演和指導,膜結構的知識得以在許多國家快速地散布開來。
他和他的小組于1965年出版了《Spannweiten》這本書,他們從建築的角度研究併發展了現代的膜結構。這本書引起了全世界的關注。在輕型結構所工作的Otto做了許多工作,代表着現代膜結構的起點。他們的技術和思想反映在蒙特利爾67年萬國博覽會上,這個建築物對膜結構的世界有着廣氾的影響,確實是其發展里程上劃時代的一筆。

    在大阪舉行的日本70年萬國博覽會開始對膜結構有了需求。許多日本建築師向用膜這種新材料來創造新空間發起了挑戰。大阪博覽會也為發掘膜結構的潛力提供了極好的機會。為安全起見,這個結構裝備了一個系統以保証屋蓋在漏氣時不與觀眾席或場地接觸。這個想法成為膜結構設計史上的一個轉折點,使充氣膜成為可能。

    七十年代,GeigerBerger公司發展了充氣膜。
隨之而來的是PTFE塗層的玻璃纖維膜作為新的膜材而發展起來,導致許多巨型膜結構在美國的出現。隨着Milligan學院的SteveLacy戰地醫院(1974)和SantaClara大學的ThomasE.Leavey活動中心(1976)的建成,大規模的充氣膜開始興建。
在美國還涌現了一批能容納許多觀眾的多功能的適應各種天氣情況的體育館。1970年的Silver穹頂——擁有八萬個席位的低矢高穹頂在Pontiac城建成。這些大跨度建築表明膜結構的一個優點,即大空間不再是黑暗而壓迫感的,這些穹頂還能經濟地跨越大空間。就此而言,大阪博覽會美國館是膜結構發展曆史上的里程碑。

    八十年代,美國有7個充氣膜。
但1983年在Indianapolis建成Hoosier穹頂之後停止了建新的充氣穹頂。為克服諸如經常地發生結構事故、持續充氣帶來的高成本、控制氣壓的複雜性、空間封閉性等問題,開始了探索新的結構形式。
在北美洲,膜結構作為永久性建築開發了新的功能。比如1980年的佛羅里達大學StephenC.O’Connel中心,1984年的Lindsay公園體育中心,1989年的SanDiego解放中心,1990年的公園露天劇場等均是完美外形與創新結構的結合,一系列購物商場也建成了。

    八十年代末期,由BuckminsterFuller最初設想的張拉整體穹頂作為能覆蓋大空間的新的結構形式而引入。這種索-杆組合結構開始代替早期的充氣穹頂。1986年聖奧林匹克國家體育中心的體操館和擊劍館是由Geiger公司設計的。緊接着是Weidlinger公司設計的1988年的Illinois州立大學Redbird體育場、1989年的Thunder穹頂、1992年的佐治亞穹頂都採用了這種結構體系。美國開拓了自己的道路來覆蓋大空間。

     十年代全球有名的建築師開始在許多歐州國家設計膜結構並改進了設計標準。美國的膜結構容易相似,而歐州的工程更具個人主義。
1985年Schlumberger大學研究中心是歐洲第一個擁有膜結構的研究中心,被稱作“新鮮的光空間”,採用索-膜的組合結構。膜結構中有基本的鋼框架,但又用到索的組合。
1989年,NuageLeger膜結構建在巴黎的GrandeArche中,使得這種結構體系在全世界範圍內都成了引人注目的中心。足球場上跨越觀眾席的傳統屋頂容易使下面的空間變黑,而在歐洲建的膜結構卻不會此。  
1990年羅馬奧林匹克體育場的膜結構從受壓環的空間框架上懸挂下來,既輕盈又美觀,成為跨越觀眾席的屋頂最常用的模型。1990年RenzoPiano設計的SanNicola體育場應用膜結構與混凝土的組合,1993年GottliebDaimler體育場輕便美觀,與相應的結構比較取得了更大的合理性和經濟性。PVC塗層的聚酯纖維膜主要用於歐州早期的膜結構,而PTFE塗層的玻璃纖維膜開始得到更大的應用。FreiOtto曾抱怨在膜結構中有太多的限制,但新的造型由於不同的結構體系而得到發揮,結構規模也越來越大。

    在日本,1970年大阪博覽會后膜結構沒有太多的發展,許多膜結構的建造是支承在框架上。日本位於季風帶,人們還不習慣于設計懸挂屋蓋,導致人們選擇傳統的結構形式。但是八十年代末期,日本開始舉行膜結構設計大賽,許多建築師參加並競相設計,於是日本的優秀膜結構開始普及。日本2002年世界杯足球賽十個體育場中有六個是膜結構(新瀉體育場、鹿島茨城足球場、琦玉體育場、靜岡Ogasayama體育場、大阪長居田徑場、大分穹頂)。

    韓國2002年世界杯足球賽十個體育場中有五個採用膜結構(漢城體育場、仁川體育場、大邱體育場、釜山體育場、濟洲西歸浦體育場)。

    中國長懸臂(懸挑跨度)體育場中19個里有10個採用膜結構,有香港大體育場、上海八萬人體育場、上海虹口足球場、廣州黃埔體育場、浙江義烏體育場、青島頤中體育場、武漢體育中心、威海體育中心、煙台體育場、鄭州航海體育場。

    當今時代,世界各國是相互影響的,結構設計更趨於規範而一致了。
二、結構設計在膜結構中的作用

    利用薄的膜材進行設計以達到安全而合理是結構設計的關鍵,一個只熟悉傳統建築的建築師來設計膜結構就很難理解和表達膜材所特有的性能。因此,在膜結構發展之初,結構設計師比建築設計師的作用還大。

    美國GeigerBerger公司在膜結構設計史上是先驅,留下了許多作品。發展了充氣膜和張拉整體索穹頂,加上新膜材的使用,使其處於世界最前沿。其主要負責人DavidGeiger創造了第一個索穹頂結構—聖奧林匹克的體操館和擊劍館,可惜因疲勞過度于1989年去世。HorstBerger參與了1989年SanDiego解放中心、1994年Denver國際機場旅客集散中心等工程。Weidlinger公司又成功地運用超張拉整體穹頂覆蓋大空間。Birdair公司負責建造了英國千年穹頂、上海八萬人體育場、亞特蘭大佐治亞穹頂、沙特阿拉伯利雅得體育場、紅鳥體育場、羅馬的奧林匹克體育館等工程,Skyspan公司則建造了世界上最高(320m高)的ArabianTower旅館、GottliebDeimler體育場等工程。

    日本結構設計師也推動了膜結構的發展。日建設計部和竹中工務店設計部設計的東京穹頂(1988)和鹿島建設設計部設計的AkitaSkydome(1990)、Izumo穹頂(1992)都適應了日本的氣候。太陽工業株式會社發展了許多膜結構的技術,包括結構設計、建築設計和施工,奠定了其作為專業技術公司為結構設計師和建築設計師提供支持的地位。膜結構在日本廣氾應用,建築師在設計中更靈活,膜在整個建築表現上佔有重要地位。日本的膜結構設計正在由結構設計向建築設計轉變。

    歐洲的膜結構設計始於FreiOtto領導下的輕型結構所並拓展了膜結構的範圍。隨着膜結構的逐漸應用,一批結構設計事務所活躍起來。OveArup公司是二十世紀最有名的設計事務所中的一個,設計了許多獨特的結構,成為膜結構設計領域的領頭羊,參與了歐洲主要膜結構如Schlumberger大學研究中心和SanNicola體育館等工程。SchlaichBergerman公司也設計了許多膜結構的設計,並以輕巧而著名,GottliebDaimler體育館和GerryWeber中心法院(1994)尤其表明瞭其獨特的設計方法,其輕快的設計體現了膜結構的基本特性。還必須指出,IngenieurplanungLeichtbau公司也是一家專門的膜結構公司,以1992年的Seville博覽會德國館為代表,但其負責人HaraldMuhlberger在94年死於交通事故。

    中國較早的專業膜結構公司有北京市光翌空間膜技術工程有限公司,代表作品有杭州游泳館、廣州黃埔體育場、深圳大學體育場、威海體育中心、海南博鰲亞洲經濟論壇主會場、鄭州航海體育場等。北京紐曼帝萊蒙膜建築技術有限公司也是一家較早的專業膜結構公司,工程有浙江義烏體育場、青島頤中體育場、煙台體育場等。此後,又有一批膜結構公司如雨后春筍般涌現出來,但與國外相比還存在較大差距。

三、結構體系和膜材

    膜結構建築是指利用膜材特性而建起來的建築。支承膜結構的可以是框架,也可以是索。如果用膜本身作為結構材料,則該材料有限的強度決定了該結構只能是小尺寸的。在大型結構中膜必須用某種方法加強一下,或與其他構件組合。但是膜材與別的屋面材料不同,一般來說,膜形成曲面,且膜材能抗拉,但不能抗壓或抗彎。膜結構要用合理和正確的方法來張拉。在持續均勻的張拉下,整個結構的剛度增加了。膜材的徐變特性使在任意的張拉狀態下也會隨時間的推移漸漸地趨向等張力狀態。因此從開始就設計一個等張力形態會有更大的穩定性。

    人們曾害怕膜結構形態僅由力學來確定,而缺乏美學的考慮。但即使是由力學確定的曲面,其邊界條件也不是無限制的,而必須由設計確定,其形態必須用索或鋼構來賦予。具有框架的膜結構,膜被拉到鋼、木或鋼觔混凝土上,這個方法使習慣于傳統建築設計的建築師在實現膜建築上相對容易些。

    充氣膜結構的想法最初是由氣球而來。第一個構思用於該結構的人可能是英國的F.W.Lanchester。1917年他用充氣膜建成一個戰地醫院而獲得專利。但該結構用於實際中的是1946年建于美國的Radar穹頂。     
WBird建造了許多充氣膜結構並對膜結構的發展做出了卓越的貢獻。1967年在Stuttgart召開了IASS全球討論會,使充氣膜結構在全世界範圍廣氾流傳。對充氣膜結構提出了許多建議,這些都有助于制定這類結構的規範。

    從古代開始就有遊牧民的圓頂帳篷,現在又發明瞭合成纖維或玻璃纖維。最近能增進膜的耐久性、防火性和防水性的塗層又得到發展,因此膜結構就能如同傳統建築一樣持久、安全。膜結構又具有透光性、輕質、適於各種框架以跨越大空間的特點。但一片簡單的膜材就能覆蓋一個原來用傳統結構方法或材料才能實現的空間,也意味着膜結構有諸如隔音、隔熱和撕裂強度等問題,要知道膜結構也不是萬能的。

下面是膜材發展的年表:

1933年——PVC(工業化)

1938年——PTFE

1947年——聚酯纖維(工業化)

1972年——塗覆PTFE的玻璃纖維

早年的膜材是可折疊的,但PTFE塗層的玻璃纖維膜象其他建材一樣最好不折疊或打開,是永久性的建築材料,具有不燃性、大強度和耐久性,與PVC相比它又具有自潔性,不易弄髒。這種材料的發展開闢了膜結構新的可能。與耐久性好的不鏽鋼一樣成為一種永久性建築材料,這是個劃時代的發展。用該種材料建成的建築物,特別是大的體育場,在七十年代開始廣氾地建造。最初人們擔心玻璃纖維是不耐久的,到一定時間會不完整,但用氟聚合物加強的這種膜材經過24年的時間仍保持足夠的強度。另一種膜材是PVC塗層的合成纖維膜,成本低,又易折疊,也有較大的市場,但有耐久性和表面易臟等問題。

膜結構一般用基於容許單位應力的設計方法。膜材的安全係數一般取4.0,這個值是令人滿意的,因為它考慮了膜材可能引起的強度退化。從低成本的角度看,這個安全係數可能是人們能接受的最低值。過去一些膜建築的事故表明膜材的撕裂導致結構垮掉往往是一些結構計算並沒有考慮進去的局部因素導致撕裂。因此膜結構的安全很大程度上取決于設計細節。
四、膜結構事故案例

因強風引起的一個可開合膜結構事故

由於風荷載估計偏低、膜材的安全係數設定偏低、以及沒有正確的裁剪等原因使得強風損坏了膜材,撕開的裂縫摧毀了整個屋蓋。

◎因暴雨引起的一個索膜結構事故

由於採用了低矢跨比(比較平坦)的膜單元,因暴雨產生積水導致膜面大麵積破損。

◎因強風引起的一個充氣膜事故

由於強風中膜表面劇烈地振動,碰到硬物從而損坏了膜材,不能維持內壓,屋蓋損坏。

◎因積雪引起的一個充氣膜事故

由於積雪時內壓控制失效,屋蓋形狀不能恢復,最終導致坍塌。

此外,許多事故發生在小規模結構中。特別是充氣膜,經常由於不能控制氣壓而發生事故。與傳統結構相比,膜結構還沒有碰到很多的事故。但膜結構的設計必須有各種可能下的充足考慮。因經濟性優先,而過低估計荷載和材料安全係數、對結構特性認識不充分、不合理使用膜材、不合理的膜材連接依然很多,還有節點構造上不合理的使用均可導致事故發生。

五、展望

膜結構的未來發展方向是什麼?使膜結構成為永久性建築的同時,膜結構的臨時性也是重要的主題。還有施工方法的改進,使膜材能定期地更換也是一個重要的任務。人們對膜材和施工方法以及高強度、抗撕裂性能、耐久性、隔熱、隔音和彈性特性有不同的需求。除非我們努力滿足這些要求,否則膜結構建築的發展必將受到阻礙。

膜結構建築的特點之一就是擁有一個明亮的內部空間。膜材能通過光線就是其透光性。玻璃能通過光線,能傳熱,膜材的透光性也如此。希望將來膜材的透光率可根據設計要求自由調節。膠片也是一種有潛力的材料,但因缺乏強度和抗火性而難以利用。高度透明的膜材正在得到發展,如果能達到一定程度則膜結構建築史上又將寫下新的一頁。使用這種材料來形成一個封閉空間時將會產生什麼樣的熱負荷?相應的施工方法和力學系統有什麼樣的修改?熱輻射的問題怎麼辦?與玻璃相比透明的膜屋面是有吸引力的,因為膜需要很少的輔助構件,還能形成曲面。進一步發展膜材就必須解決上述問題。

對膜材表面的去污性我們能做些什麼?尤其是PVC塗層上的灰塵會影響膜結構的形象。已經採取諸如在表面上塗氟這樣的辦法,但依然對灰塵無威懾力。膜材不像玻璃易清潔,灰塵會降低膜結構的魅力。這是個急需解決的問題,影響到膜結構作為永久性建築在未來的發展。

膜結構以不同的方式在世界各地得到應用,人們已認識到它們的優點。由於膜材的輕質與耐久性,很多時候它們用來覆蓋大空間。與其它類型結構的組合如果利用了各自的優點就能創造出更大的空間,也為發展新的膜結構建築提供了可能。與不同的索結構組合也是可能的,因為膜材有很好的變形特性。膜材表面用索加強是膜結構發展的一個方向,這種情況下膜材不僅僅是覆蓋屋面的材料,與索結構的組合也利用了膜材的強度。

最近人們才認識到利用膜結構來建造普通建築物,也具有其他類型結構無法表現的、獨特的性能。膜結構的設計、工程人員都應該為膜結構的發展貢獻力量。此外,還需要國際間的交流和團結來促進膜結構的發展。
網架、網殼是一種新型的屋蓋承重結構,屬於多次超靜定空間結構體系,它改變了一般平面架結構的受力狀態,能夠承受來自各方面的荷載。這種平板形網架,結構新穎美觀,杆件規律性強,網格劃一,整體性好,空間剛度大,抗震性能好,杆件之間全部採用焊接或螺栓連接,便於安裝,操作簡便,受力明確。它廣氾用於體育館、展覽廳、餐廳、候車室、倉庫及單層多跨工業廠房等屋蓋承重結構。我公司在西科雅香精香料廠生產車間網架施工過程中,採用了網架的定型化設計生產,保証了產品質量,加快了施工進度,優質高效完成了施工任務。

一、 網架典型結構形式(按網絡組成分類)
1、交叉桁架體系:如兩向正交正放網架、兩向正交斜放網架、兩向斜交斜放網架,三向網架等。
2、四角錐體系:如正放四角錐網架,正放抽空四角錐網架,斜放四角錐網架,星形四角錐網架,棋盤形四角錐網架等。
3、三角錐體系:如三角錐網架,抽空三角錐網架,蜂窩形三角錐網架等。
4、曲面網架體系:如球殼,筒殼,扭殼,錐體等。
其他體系:如六角錐網架,蛛網式網架,折板型網架等。

二、網架支承方式

1、週邊支承網架:該形式傳力直接,受力均勻,是採用最普遍一種支承形式。
2、點支承網架:可置於4個或多個支承上,採用上弦、下弦或柱帽支承。
3、週邊與中間點支承相結合的網架:該形式特別適用於大麵積的工業廠房或其它類似建築。
4、三邊支一邊開口或兩邊支承兩邊開口的網架:一般應對非支承邊(即自由邊)作特殊處理,如在自由邊附近增加網架層數,加設托梁或托架,增加網架高度等方法。

三、按結構形式可分為:

1、普通網架與網殼結構

2、斜拉網架與網殼結構
斜拉網架與網殼結構通常由塔柱、拉索、網架與網殼結構組合而成,是大中跨度建築一種形式新穎、協同工作的雜交空間結構體系,它具有增加結構支點、減小結構撓度、降低杆件內力、發揮高強拉索優勢等特點,也是一種內部空間寬廣、造型新奇、頗有景點特色的大跨度建築。

3、預應力網架與網殼結構
把現代預應力技術引用到網架與網殼結構中去,可起到提高整個結構的剛度、減小結構撓度、改善內力分布、壓低應力峰值的作用,從而可降低材料耗量,具有明顯的技術經濟效果。因此,預應力網架與網殼結構是一種新型的有廣闊發展前景的空間結構。

4、組台網殼、網架結構
當在單層鋼網殼結構上敷設的預制帶肋混凝土面板在連接灌縫形成整體后不僅起圍護作用,而且起承重作用,從而形成由鋼網殼與鋼觔混凝土帶助殼兩種不同材料與不同結構形式組合而成的新型空間結構--組合網殼。由於組合網殼的協同工作,大大改善了單層鋼網殼的性能,通常情況下,組合網殼的設計不是由單層鋼網殼的穩定性控制。


以鋼觔混凝土上弦板代替鋼上弦杆的組合網架結構是近十多年來開發的新結構體系E8][9],它可充分發揮混合土受壓、鋼材受拉兩種不同材料的強度優勢,使結構的承重和圍作用合二為-。

5、鋁合金、不鏽鋼等材料的網架與網殼結構
由於要減輕結構自重、抵禦大氣腐蝕作用和提高建築美學效果,近年來在我國興建了採用鋁合金、不鏽鋼、耐侯鋼等金屬材料的網架與網殼結構。
6、特種網架與網殼結構
我國的網架、網殼結構除廣氾用於工業與民用建築的屋蓋和樓層外,還用於形態新穎、功能各異的特種結構,茲分述如下:
6.1塑像骨架
骨架多層多跨網架塑像骨架,

6.2 標誌結構
標誌結構可作為某一地區、某一城市的表征,

6.3 各種用途的整個球面網殼結構
6.4 高聳塔架

6.5 網架牆體
6.6 網架橋梁

6.7 裝飾網架
 
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會員信息

上海市皓雋建筑裝飾工程有限公司
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最後上線︰2014/05/26

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