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膜(mo)結構是應(ying)用(yong)(yong)于建筑工(gong)(gong)程(cheng)領域(yu)中的一種類別,由膜(mo)結構的造型(xing)設計(ji)、力學(xue)(xue)分析、裁剪設計(ji)及(ji)膜(mo)成品制(zhi)作及(ji)安裝,支承結構或構件的制(zhi)作及(ji)安裝工(gong)(gong)程(cheng)等(deng)組成,是集(ji)建筑學(xue)(xue)、工(gong)(gong)程(cheng)結構學(xue)(xue)、材(cai)料(liao)學(xue)(xue)等(deng)學(xue)(xue)科(ke)為一體的多學(xue)(xue)科(ke)交叉應(ying)用(yong)(yong)工(gong)(gong)程(cheng)。
1、輕(qing)(qing)質:膜材料張力結構(gou)(gou)自(zi)重(zhong)小(xiao)的(de)原因在于它依靠(kao)預應力形態而(er)非材料來保持結構(gou)(gou)的(de)穩定性(xing),從而(er)使其(qi)自(zi)重(zhong)比傳統建筑(zhu)結構(gou)(gou)小(xiao)的(de)多,但卻具有良好的(de)穩定性(xing)。建筑(zhu)師可以利用其(qi)輕(qing)(qing)質大跨的(de)特點設(she)計(ji)和組織(zhi)結構(gou)(gou)細部構(gou)(gou)件,將其(qi)輕(qing)(qing)盈和穩定的(de)結構(gou)(gou)特性(xing)有機地統一(yi)起來。
2、透(tou)光(guang)(guang)(guang)性(xing)(xing)(xing):透(tou)光(guang)(guang)(guang)性(xing)(xing)(xing)是現代膜結(jie)構最被廣泛認(ren)可的(de)(de)(de)特性(xing)(xing)(xing)之一。膜材的(de)(de)(de)透(tou)光(guang)(guang)(guang)性(xing)(xing)(xing)可以(yi)為建(jian)筑(zhu)提(ti)供所需的(de)(de)(de)亮度,這對于建(jian)筑(zhu)節能十分重(zhong)要(yao)。對于一些要(yao)求光(guang)(guang)(guang)照多(duo)且亮度高的(de)(de)(de)商(shang)業(ye)建(jian)筑(zhu)等尤為重(zhong)要(yao)。通(tong)過自然采(cai)光(guang)(guang)(guang)與人工采(cai)光(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)綜合利用,膜材透(tou)光(guang)(guang)(guang)性(xing)(xing)(xing)可為建(jian)筑(zhu)設計提(ti)供更大的(de)(de)(de)美學創作空(kong)間(jian)。夜晚,透(tou)光(guang)(guang)(guang)性(xing)(xing)(xing)將膜結(jie)構變成了(le)光(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)雕塑。
膜材透光性是由它的基層纖維、涂層及其顏色所決定的。標準膜材的光譜透射比在10%~20%之間,有的膜材的光譜透射比可以達到40%,而有的膜材則是不透光的。膜材的透光性及對光色的選擇可以通過涂層的顏色或是面層顏色來調節。
通過膜材和(he)透(tou)(tou)光(guang)保溫材料的(de)適當組合,可以使含保溫層(ceng)的(de)多層(ceng)膜具有(you)透(tou)(tou)光(guang)性(xing)。即(ji)使光(guang)譜透(tou)(tou)射只有(you)幾個(ge)百(bai)分點,膜屋(wu)面對于肉來說依(yi)然是(shi)發(fa)亮和(he)透(tou)(tou)光(guang)的(de),具有(you)輕型(xing)屋(wu)面的(de)觀感。
3、柔性(xing):張拉(la)膜結構(gou)不(bu)是(shi)剛性(xing)的(de),其在(zai)風荷(he)載或(huo)雪荷(he)載的(de)作(zuo)用下(xia)會(hui)產生(sheng)變形。膜結構(gou)通過變形來適應外(wai)荷(he)載,在(zai)此過程(cheng)中荷(he)載作(zuo)用方(fang)向上(shang)的(de)膜面曲率半徑會(hui)減小,直(zhi)至能更有(you)效抵抗該荷(he)載。
膜(mo)結(jie)構(gou)的柔性使其在任(ren)一荷(he)載(zai)(zai)作用下均以(yi)最有利的形(xing)態承載(zai)(zai)。當然,結(jie)構(gou)的布置和形(xing)狀要根(gen)據(ju)荷(he)載(zai)(zai)情(qing)況來進行(xing)設計(ji)和調(diao)整。設計(ji)要確(que)定膜(mo)面(mian)與(yu)其輔(fu)助結(jie)構(gou)協調(diao)工(gong)作,以(yi)避免力在膜(mo)面(mian)或輔(fu)助結(jie)構(gou)上集中而達到結(jie)構(gou)破壞的臨(lin)界值。
張拉結構的靈活性(xing)(xing)使其可以(yi)產生很大的位移而不發生永久性(xing)(xing)變(bian)形。膜材的彈性(xing)(xing)性(xing)(xing)能(neng)和(he)預(yu)應力水平(ping)決定(ding)了膜結構的變(bian)形和(he)反應。適(shi)應自然的柔性(xing)(xing)特(te)點(dian)可以(yi)激發人(ren)們(men)的建筑設計靈感。
不(bu)同膜材(cai)的(de)(de)柔(rou)性程序也不(bu)相同,有的(de)(de)膜材(cai)柔(rou)韌(ren)性極佳,不(bu)會(hui)因折疊(die)而(er)產生脆裂或是破損,這樣的(de)(de)材(cai)料是有效實現可移動、可展開(kai)結構的(de)(de)基礎和前提。
4、雕(diao)(diao)塑感:張拉膜(mo)(mo)結(jie)構的獨(du)特(te)曲面(mian)外形使其(qi)具(ju)有強烈的雕(diao)(diao)塑感,膜(mo)(mo)面(mian)通(tong)過張力(li)達到自平衡。負高斯膜(mo)(mo)面(mian)高低(di)起伏(fu),具(ju)有的平衡感使體型較大的結(jie)構看上去像擺脫(tuo)了重(zhong)力(li)的束縛一般,輕盈的雕(diao)(diao)塑般的質(zhi)感令人激(ji)動飄浮于天地(di)之間,無論室內還(huan)是室外這種雕(diao)(diao)塑般的質(zhi)感都令人激(ji)動。
張拉膜結(jie)構(gou)(gou)可使建(jian)筑(zhu)師設計出(chu)(chu)各種張力自平衡,復雜且生動的(de)(de)(de)(de)空間形(xing)式。在(zai)一天內(nei)隨著(zhu)光線的(de)(de)(de)(de)變化,雕塑般(ban)的(de)(de)(de)(de)膜結(jie)構(gou)(gou)通過(guo)光與影而呈現(xian)出(chu)(chu)不(bu)同的(de)(de)(de)(de)形(xing)態。日(ri)出(chu)(chu)和(he)日(ri)落時,低入射(she)(she)角(jiao)度的(de)(de)(de)(de)光線將突現(xian)屋頂的(de)(de)(de)(de)曲(qu)率(lv)和(he)浮雕效果(guo),太陽位(wei)于(yu)遠地點時,膜結(jie)構(gou)(gou)的(de)(de)(de)(de)流線型(xing)邊(bian)界在(zai)地面上投入彎彎曲(qu)曲(qu)的(de)(de)(de)(de)影子(zi)。利用膜材的(de)(de)(de)(de)透光性(xing)和(he)反射(she)(she)性(xing),經過(guo)設計的(de)(de)(de)(de)人工燈光也可使膜結(jie)構(gou)(gou)成為光的(de)(de)(de)(de)雕塑。