大跨度索膜结构

l 索膜结构的发展历史
  索膜结构的雏形可追溯到古代游牧民族使用的帐篷结构。传统的帐篷使用地域极其广泛,北到寒冷的西伯利亚,南到炎热的撒哈拉沙漠。 索膜结构自上世纪 80 年代以来在发达国家就获得极大发展。 自1967 年加拿大博览会德国馆创造性地大规模采用索膜结构,其丰富的建筑造型和优异的结构受力特性得到了广大建筑师 、结构师的青睐。这种结构体系是在刚性或张紧的柔性边缘构件上,通过张拉建立预应力并获得确定形状。广泛应用于商业 、 体 育、工业等大跨度建筑结构及户外设施 、文化娱乐建筑等各 种建筑小品中。其中具有代表性的有沙特的利雅得体育场 、 美国的丹佛新国际机场 、英国的千年穹顶以及韩日世界杯比赛的体育场馆等。
2 索膜结构的特点

  索膜是一种新型的空间结构形式 ,它通过施加预应力 ,使结构具有一定的刚度以承受各种荷载作用。概括而言,索膜结构有以下的优点:

(1)更自由的建筑形体塑造。 多变的支承结构和柔性膜材使建筑物造型更加多样化 ,新颖美观 ,可创造更自由的建筑形体和更丰富的建筑语言,富有时代气息。

(2)更短的施工周期。膜工程中所有加工和制作均可依照设计在工厂内完成 ,现场只进行安装作业。相比传统建筑的施工周期,它几乎可以缩短一半。

(3)更低的能源损耗。膜具有良好的透光性 ,透光率为7%-20%,可以充分利用自然光 ,减少能源消耗。并且具有良好的阻燃性和自洁性。

(4)更大跨度结构的建筑空间。由于膜结构自重轻,膜建筑可以不需要内部支承,这使人们可以更灵活、更有创意地设计和使用建筑空间。
3 索膜结构的材料
   钢索 、膜材是张拉索 一 膜结构的两种基本建筑材料 ,其物理性能是满足功能要求的基础 ,而力学性能是保证结构安 全的基础 。钢索在悬索结构 、预应力钢筋混凝土结构中均有应用。 钢索有钢丝拉索 、钢绞线和钢丝绳等几种 。 其中钢丝拉索的徐变最小 ,钢丝绳的徐变最大 , 故永久性或重要结构中不宜采用钢丝绳 ,特别是不可使用麻芯钢丝绳。 膜结构所用膜材料由基材和涂层两部分组成。 基材主要采用聚酯纤维和玻璃纤维材料 ,其具有一定的抗拉强度 、抗撕裂强度 、耐热性 、耐久性和防火性;涂层材料主要聚氯乙烯和聚四氟乙烯。常用膜材为聚氯乙烯树脂( PVC) 、二氟化树脂( PVDF) 、 一氟化树脂 (PVF) 和聚四氟乙烯树脂 (PTFE)。 PVC 膜材是由聚酯纤维织物加上PVC涂层聚氯乙烯而成 ,在材料和加工上都比 PTFE膜便宜 ,且具有材质柔软 、色彩丰富 、抗折叠性能好 、易施工的优点。但其强度低 、弹性大 、易老化 、徐变大 、 自洁性差 ,耐用年限依使用环境不同在 5-8a。为改善其性能,可在其表面涂一层聚四氟乙烯涂层,提高其抗老化和自洁能力 ,改善防污性,其寿命可达到15a左右。 PVDF 膜材是在 PVC 膜表面处理上加以 PVDF 树脂涂层的材料 ,耐用年限可改善至 7-10 年左右。 PVF 膜材是在 PVC 的表面处理上以 PVF 树脂做薄膜状薄片加工,比PVDF 膜的耐久性更佳 ,更具有防玷污的优点但因为加工性 、施工性与防火性都不佳 ,所以使用用途受到限制。PTFE 膜材是在超细玻璃纤维织物上 , 涂以聚四氟乙烯树脂而成的材料。其强度高 、弹性模量大 、 白洁 、 耐久耐火等性能好 ,但它价格较贵,不易折叠,对裁剪制作精度要求较高,寿命一般在30年以上,适用于永久建筑。

深圳市金鑫空间膜结构建筑设计院是国内顶尖的膜结构建筑设计单位,是一家专注于膜结构建筑设计与研究的设计院。业务涉及张拉膜结构、骨架式膜结构、充气膜结构、钢结构;对PVC、PTFE、ETFE膜材有着丰富的设计经验。我们尤其擅长大跨度结构、异性空间结构、索结构、封闭式建筑以及开启结构的设计与研究,涉及的领域有景观膜结构、停车棚膜结构、体育设施膜结构、污水加盖池膜结构等。