膜結構的常用形態主要可以歸納為以下幾種,每種形態都有其獨特的特點和應用場景:
1. 傘形膜結構:
- 特點:膜單元外圍相對位置較低,多固定在剛性側梁或柔性側索上;膜單元中間有一個或多個高點,通常通過獨立的柱子或飛行的柱子實現懸環的支撐;整個膜表面是錐形的。
- 應用:常見于商業、住宅等場所,如遮陽棚、雨棚等。
- 注意事項:當膜單元大跨度時,可以設置脊索在高點和邊界支持點之間,以改變結構內部的力量傳輸路徑,避免應力集中在膜材料上。
2. 脊谷形膜結構:
- 特點:在兩個高點之間排列平行的脊索,在兩個低點之間排列平行的谷索;高低點交替,曲面呈波浪形;脊索與谷索之間的膜面形成一個負高斯曲率面。
- 應用:適用于大型室內和室外建筑,如美國的丹佛國際機場和加拿大的加拿大廣場等。
- 注意事項:當結構跨度較大或荷載較大時,可以在梁、谷索之間布置一些水平加筋索。
3. 鞍形膜結構:
- 特點:由四個非共面角和連接角的邊件包圍,是典型的倒易曲面形式;在這四個角點中,通常有兩個對角點作為高點(HP),另外兩個對角點作為低點(LP)。
- 應用:多使用于膜結構建筑產品中,如景觀雕塑、小型建筑等。
- 注意事項:邊緣構件可以是混凝土梁或空間鋼桁架,形成所謂的剛性邊界;或邊緣索可通過施加更大的預張力來形成柔性邊界。
4. 拱支形膜結構:
- 特點:利用拱為膜材料提供一個連續的支撐點,結構平面多為圓形或近似橢圓形;當跨度較大時,常在中拱與下緣構件之間布置正交索網。
- 應用:主要應用于封閉式建筑中,如體育館、展覽館等。
- 注意事項:由于拱支式膜結構多用于封閉式建筑,因此需要考慮其結構穩定性和內部環境控制。
除了上述四種常用形態外,膜結構還有其他一些特殊形態,如球形膜結構、氣墊膜結構等,這些形態的選擇取決于具體的設計要求和應用場景。同時,在設計和建造膜結構時,還需要考慮材料的選擇、結構的穩定性、施工工藝等因素。
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