武漢萬達源膜結構工程有限公司是一家集膜結構設計研發、加工制造、施工安裝于一體的高新技術工程企業。系統引進國外先進膜結構建筑技術,對膜結構工程整體設計、規劃、理論分析、鋼結構分析建造等等,是國內規模龐大的膜結構工程公司
框式膜結構
框式膜結構中膜面僅僅起到對框架結構的維護作用,框架結構可以是傳統的剛性結構,也可以是各類索結構。
膜結構的典型形狀
膜結構的形態是多種多樣的。從其基本構成來看,絕大多數是由鞍形、傘形、拱支式和脊谷式這四種基本形狀演變而來的。深入剖析這四種典型結構形式的曲面構成和力學特點,有助于增進對膜結構中形與力的認識。
鞍形(saddle shape)
鞍形曲面由四個不共面的角點和連接角點的邊緣構件圍合而成,是典型的互反曲面形式。在這四個角點中,通常有兩個對角點為高點(HP),另兩個為低點(LP)。鞍形膜結構的邊緣構件可以是混凝土梁或空間鋼桁架,即形成所謂的剛性邊界;也可以采用邊索,通過對其施加較大的預張力形成柔性邊界。由于柔性邊界可以較好地適應膜面的變形,避免膜面在安裝和受荷過程中出現褶皺,因而較為常用。
對于菱形平面的鞍形膜結構,可定義兩對角點間的水平距離 L 為跨度,高點(或低點)與跨中點間的高差f 為矢高,f / L為矢跨比(如圖 4b所示)。矢跨比是控制鞍形曲面形狀的重要參數。矢跨比越大,膜面曲率越大,結構剛度就越好;通常矢跨比在 1/ 8~1/ 12之間。
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膜結構建筑設計規劃規定
1、膜結構的建筑外形除應滿足建筑和規劃要求外,還應通過膜結構形狀設計來確定。
2、應根據建筑防火等級和防火要求來選擇膜材。
3、膜結構建筑防火遮陽傘設計時應結合膜結構特點按照現行國家標準《建筑防火設計規范》(GBJ16)中的有關規定,設置煙霧探測裝置、火警報警裝置、消火栓及自動噴淋設備等。
4、膜結構的排水系統宜根據建筑形狀、結構形體、制作安裝等條件進行設計,確保排水順暢和不形成積水。
5、膜結構應根據建筑物的防水要求進行節點防水的構造設計。外露緊固件應采用不銹鋼、鋁合金材料或鍍鋅鋼材。
6、膜片連接處應保持高度水密性,應進行抗剝離測試。膜片宜呈瓦片狀排列,由高處膜片蓋住低處膜片。
7、膜結構可能通過添加膜襯墊或保溫層改善結構保溫隔熱要求,對有特殊保溫、隔熱要求的建筑,宜采用雙層膜材。
8、在進行膜結構設計時應考慮膜材對建筑聲學環境的影響。
膜材的主要特征如下:
(1)拉伸性能
膜材的拉伸性能包括拉伸強度(TensionnStrength)、拉伸模量(ModulusofElasticity)和泊松比(Poisson1‘sRatio)三個力學指標。膜材本身不能受壓也不能抗彎,但具有很高的拉伸強度,所以要使膜結構正常工作就必須引入預拉力、并形成互反曲面。通常膜材料的拉伸強度都可達100MPa以上。
模材應力-應變關系是非線性的,一般采用切線模量作為彈性模量,膜材的彈性膜量約為鋼的1/3左右。膜材的泊松比,即橫向變形特征,約為0.2左右。由于膜是雙向受力結構,設計時必須以膜材的雙軸拉伸實驗確定膜的彈性膜量及泊松比。
(2)撕裂強度
膜材是張拉結構材料,其撕裂破壞比受拉破壞要嚴重很多,所以撕裂強度和抗撕裂性能非常重要。PVC涂覆聚酯長絲織物具有中等的撕裂強度,PTFE涂覆玻璃纖維的材料具有較高的撕裂強度。