膜结构典型形状

鞍形( saddle shape)

   鞍形曲面是典型的互反曲面形式 ,它由4个不共面的角点和连接角点的边缘构件围合而成(如图 4a 所示)。在这 4个角点中 ,通常有两个对角点为高点(HP) ,另两个为低点(LP)。鞍形膜结构的边缘构件可以是混凝土梁或空间钢桁架 ,即形成所谓的刚性边界 ;也可以采用边索 ,通过对其施加较大的预张力形成柔性边界。由于柔性边界可以较好地适应膜面的变形 ,避免膜面在安装和受荷过程中出现褶皱 ,因而较为常用。

   对于菱形平面的鞍形膜结构 ,可定义跨度L为两对角点间的水平距离,高点(或低点)与跨中点间的高差f为矢高 ,如图 4b 所示。矢跨比(fΠL)是控制鞍形曲面形状的重要参数。矢跨比越大 ,膜面曲率越大 ,结构刚度就越好;通常矢跨比在1Π8~1Π12 之间。

鞍形膜结构的适用跨度较小 ,一般大都用于膜结构小品中。

伞形( conical shape)

   伞形膜结构也是常见的张拉膜结构形式之一 。这种结构形式的特点在于 ,膜单元的周边相对位置较低 ,大都固定在刚性边梁或柔性边索上 ;在膜单元的中部设有一个 (或多个) 高点 ,多通过独立柱、飞柱或悬挂环的支承来实现 ;整个膜面呈锥形(如图 5 所示) 。此外 ,为了避免在高点附近的膜材内部应力过大 ,当膜单元跨度较大时 ,通常会在高点和边界支承点之间设置脊索 ,以改变结构内部的传力路径 ,避免膜材出现应力集中。伞形曲面还可以倒置后应用于工程中。

拱支式(arch supported shape)

   拱支式膜结构以拱为膜材提供连续的支承点 ,结构平面大都为圆形或近似椭圆形。当跨度较大时 ,常在中间拱与下部边缘构件之间布置正交索网 ,见图 6。拱支式膜结构大都用于封闭式建筑中。如加拿大加尔格里的林赛公园体育中心(Lindsay Park Sports Center) 就是典型的拱支式膜结构

脊谷式(wave shape)

   脊谷式膜结构是在两高点之间布置相互平行的脊索 、在两低点之间布置谷索 ,高低相间 ,曲面呈波浪形 ,脊索和谷索之间的膜面形成负高斯曲率曲面。当结构跨度较大或荷载较大时 ,还可在脊索和谷索之间适当布置一些横向的加强索。脊谷式膜结构的结构平面大都呈矩形 ,如图 7 所示。美国的丹佛国际机场和加拿大的 Canada Place 等 ,都是典型的脊谷式膜结构建筑

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