膜结构又叫张拉膜结构(Tensioned Membrane structure),膜结构建筑是21世纪最具代表性与充满前途的建筑形式。打破了纯直线建筑风格的模式,以其独有的优美曲面造型,简洁、明快、刚与柔、力与美的完美组合,呈现给人以耳目一新的感觉,同时给建筑设计师提供了更大的想象和创造空间。
膜结构也即织物结构, 是20世纪中叶发展起来的一种新型大跨度空间结构形式。最早的膜结构雏形可追溯到公元前若干世纪的帐篷结构。现代意义上的膜结构工程最早出现于20世纪50年代, 是集建筑、结构、材料和计算机等科学为一体的高科技工程。近几十年来, 由于薄膜材料特殊的优越性能及建筑技术水平的不断提高, 膜结构在世界范围内的发展空前繁荣。
中国现代空间结构的发展受到了西方国家先进技术的影响。近几年来,在膜结构应用上显示了活跃的趋势。虽然一开始工程规模不大,但已逐渐扩展到更大的面积和跨度。所采用的技术与材料在某种程度上还要依靠国外,但预计会有更多的工程依靠自己的力量来完成。
在过去十年中,中国的许多城市都在筹划建设新的体育设施。膜结构由于其重量很轻的优点,往往被采用。体育建筑可以说是膜结构在中国应用的突破口。1997年在上海举行的第七届全国运动会, 膜结构被用在主体育场的看台挑篷,总面积达36100m2。这是中国第一次将膜材制成的屋顶用在大面积的永久性建筑上,具有深远的影响。当时涂PTFE的玻璃纤维膜材和工程安装还借助于国外的力量。在上海体育场成功的建成后,虽然它的价格仍高于传统的结构,又出现了一些膜结构屋顶的体育场。 颐中体育场坐落在山东省的滨海城市青岛,这是中国第一个靠自己力量设计与施工的大型膜结构体育场,可容纳6万观众。悬挑40m的屋盖是一个包括膜、索和钢支承结构的典型张拉体系,整个屋盖由70个锥形索膜单元组成,总面积为30000m2。 环顾整个中国大地,新的体育中心正在一个接一个的规划, 膜结构成为覆盖主体育场的优选,估计已有十多个体育场采用。另一个适宜采用 膜结构的对象是室内体育馆,在中国还刚开始。在华北的秦皇岛体育馆是第一个采用双层膜的工程,其平面呈椭圆形,长短轴各为112m与98m。最近的一个实例是成都的水上乐园。这个有20000m2的大型建筑用来作为死海漂浮运动。一系列拱形钢桁架跨越115m,上覆以PVC聚酯织物。膜结构是建筑结构中最新发展起来的一种形式,自从1970年代以来, 膜结构在国外已逐渐应用于体育建筑、商场、展览中心、交通服务设施等大跨度建筑中。
膜结构是由多种高强薄膜材料(PVC或Teflon)及加强构件(钢架、钢柱或钢索)通过一定方式使其内部产生一定的预张应力以形成某种空间形状,作为覆盖结构,并能承受一定的外荷载作用的一种空间结构形式。膜结构可分为充气膜结构和张拉膜结构两大类。充气膜结构是靠室内不断充气,使室内外产生一定压力差(一般在10㎜~30㎜水柱之间),室内外的压力差使屋盖膜布受到一定的向上的浮力,从而实现较大的跨度。张拉膜结构则通过柱及钢架支承或钢索张拉成型。
至信膜结构工程有限公司(15701674061)(010-89258229)秉着技术是基础,质量是生命,管理出效益的宗旨。通过引进国内外先进的膜结构设计软件及广泛地与国内外著名的膜结构专业公司进行技术交流,合作及成果交换。并结合我国现行规范,逐步完善空间膜结构建筑技术理论,在设计,加工,安装,技术中不断创新,成熟,从而保证膜结构体系的经济合理,安全可靠,促进我们在短时间内达到国外先进的空间结构建筑水平。
至信膜结构一直致力于营造精品建筑膜工程的核心能力与建树,摒弃甲方乙方买卖关系的传统定位,把客户和合作的关系转化为朋友和伙伴的关系,希望与客户建立一种项目协作的新型纽带,力求为客户提供专业性、技术性、互动型、一站式的阳光服务。
膜结构建筑是21世纪最具代表性与充满前途的建筑形式。它打破了纯直线建筑风格的模式,以其独有的优美曲面造型,简洁、明快、刚与柔、力与美的完美组合,呈现给人以耳目一新的感觉,同时给建筑设计师提供了更大的想象和创造空间。
具有良好的环保性、透光性、自清洁性,膜材表面采用PVDF(聚偏二氟乙烯)涂层、或二氧化钛涂层,具有较好的隔热效果,对太阳热能可反射掉70%,膜材本身吸收了17%,传热13%,而透光率却在20%以上,经过10年的太阳光直接照射,其辉度仍能保留70%。
膜结构的优点:
建筑形体塑造自由:多变的支撑结构和柔性膜材使建筑物更加多样化,新颖美观,同时体现结构之美。且色彩丰富,可创造更自由的建筑形体和更丰富的建筑语言。
施工周期短:更短的施工周期意味着更底的工程费用。膜工程中所有加工和制作依设计均可在工厂内完成,现场只进行作业。相比较传统建筑的施工周期,它几乎要快一倍。
一个城市的中心区反映一个城市的地理风貌和民族风情,同时,也是一个城市文化发展程度的标志。而景观设计要求其具有广泛的可读性、雅俗共赏,既有超凡脱俗的艺术价值,又能使大众喜闻乐见与大众息息相通。膜结构以其鲜明的个性和标识性,应用于城市小品设计中。
建筑空间的跨度大:膜结构中所使用的膜材料每平方壹公斤左右,由于自重轻,加上钢索、钢结构高强度材料的采用,与受力体系简洁合理——力大部分以轴力传递,故使膜结构适合跨越大空间而形成开阔的无柱大跨度结构体系。
能源损耗低:膜材料有较高的光反射性及较低的光吸收性,并且热传导较低,这极大程度上阻止太阳热能进入室内。另外,膜材的半透明性保证了适当的自然漫反射光照明室内。
自洁性好:膜材料表面采用防护涂层,具有交好的隔热性能,对太阳热能可反射掉70%,自洁性能很好。经过10年的太阳直接照射,其光泽度度仍能保留70%。
经济性好:膜结构建筑屋面的重量仅为常规钢结构屋面的1/30,这就降低了墙体和基础的造价。同时索膜建筑奇特的夜景效果有明显的建筑可识别性和商业效应,性价比更高。
近年来,在人口密集的大城市,在居住区周边配置绿色空间并有人行步道。居民可以在不受车辆的影响下,在居住区附近的街心地带轻松愉快地散步、休憩,而感到十分惬意。在绿色空间中构造一座膜小品,即生动的美化了环境——如同广阔绿洲中的点点白帆,又有很强的功能性——人们可以在行走之暇小憩一会儿。
光学性能好:张拉膜材料可滤除大部份紫外线,防止内部物品腿色。其对自然光透射率可达25%,透射光在结构内部产生均匀的漫射光,具有良好的显色性,夜晚带周围环境光和内部照明的共同作用下,膜结构表面发出自然的光,令人陶醉。透光性是现代膜结构最被广泛认可的特性之一。膜材的透光性可以为建筑提供所需的照度,这对于建筑节能十分重要。对于一些要求光照多且亮度高的商业建筑等尤为重要。通过自然采光与人工采光的综合利用,膜材透光性可为建筑设计提供更大的美学创作空间。夜晚,透光性将膜结构变成了光的雕塑。膜材透光性是由它的基层纤维、涂层及其颜色所决定的。标准膜材的光谱透射比在10%~20%之间,有的膜材的光谱透射比可以达到40%,而有的膜材则是不透光的。膜材的透光性及对光色的选择可以通过涂层的颜色或是面层颜色来调节。通过膜材和透光保温材料的适当组合,可以使含保温层的多层膜具有透光性。即使光谱透射只有几个百分点,膜屋面对于人眼来说依然是发亮和透光的,具有轻型屋面的观感。
防火性能好:如今广泛使用的膜材能很好地满足对于放火的需求,具有至信的阻燃和耐高温性能,达到法国、德国、美国、日本等多国标准。
结构从结构上分可分为:骨架式膜结构,张拉式膜结构,充气式膜结构和索穹顶结构4种形式
充气膜结构
充气膜结构是膜发展过程中最初阶段的主要形式, 它利用膜内外的气压力差为膜材施加预应力, 使膜面能覆盖所形成的空间。分为气撑式与充气胎式两种。充气膜结构适用于跨度超过70 m的大跨度体育设施, 一般采用低拱度、一层膜或二层膜的结构形式。发展至今, 由于充气膜结构在使用过程中出现了较多问题, 除在特殊领域应用外, 已大部分被张力膜结构所代替。
支撑式式膜结构
骨架式膜结构以钢或其他材料构成刚性骨架, 膜张拉并置于骨架上。其显著特点在于:膜不是维持结构体系存在的必要结构单元, 也不仅仅是单纯的覆盖屋面体系, 而是充分发挥了采光建筑功能和高强受力特性。现在骨架式膜结构有膜面曲率减小、趋于平缓、预应力水平增加的趋势。骨架式膜结构具有广泛地应用领域, 特别是大型公共体育馆、会展中心等。
张拉膜结构
张拉膜结构是通过给膜材直接施加预拉力使之具有刚度, 并承担外荷载的结构形式。完整的张拉式膜结构一般由张拉薄膜、加劲索及支承结构三部分组成。目前各种形式张拉膜结构广泛应用于各个领域, 包括大型或大中型体育、文化、娱乐、商业设施以及小型景观作品等。
索穹顶结构
索穹顶结构是空间双层索系和覆面膜材的联合运用, 形成的一种高效的大跨度轻型屋盖结构形式。可细分为Geiger索穹顶和Fuller三角索穹顶。索穹顶一般由中心受拉(钢)环梁、径向脊索、环向拉索、受压立杆、斜向对角索及外侧受压环梁组成。其造型新颖、造价经济、安装方便, 结构效率极高, 成功地应用于一些大跨度、超大跨度的结构。
膜结构 充气式膜结构 单层膜 双层膜气肋式张力式膜结构 悬挂式 张拉式支撑式膜结构 桁架式 框架式 索穹顶结构
膜结构的未来发展方向是什么?使膜结构成为永久性建筑的同时,膜结构的临时性也是重要的主题。还有施工方法的改进,使膜材能定期地更换也是一个重要的任务。人们对膜材和施工方法以及高强度、抗撕裂性能、耐久性、隔热、隔音和弹性特性有不同的需求。除非我们努力满足这些要求,否则膜结构建筑的发展必将受到阻碍。
膜结构建筑的特点之一就是拥有一个明亮的内部空间。膜材能通过光线就是其透光性。玻璃能通过光线,能传热,膜材的透光性也如此。希望将来膜材的透光率可根据设计要求自由调节。胶片也是一种有潜力的材料,但因缺乏强度和抗火性而难以利用。高度透明的膜材正在得到发展,如果能达到一定程度则膜结构建筑史上又将写下新的一页。使用这种材料来形成一个封闭空间时将会产生什么样的热负荷?相应的施工方法和力学系统有什么样的修改?热辐射的问题怎么办?与玻璃相比透明的膜屋面是有吸引力的,因为膜需要很少的辅助构件,还能形成曲面。进一步发展膜材就必须解决上述问题。
对膜材表面的去污性我们能做些什么?尤其是PVC涂层上的灰尘会影响膜结构的形象。已经采取诸如在表面上涂氟这样的办法,但依然对灰尘无威慑力。膜材不像玻璃易清洁,灰尘会降低膜结构的魅力。这是个急需解决的问题,影响到膜结构作为永久性建筑在未来的发展。
膜结构以不同的方式在世界各地得到应用,人们已认识到它们的优点,但是我们相信膜结构的优点还不仅限于此,未来膜结构的潜能是否能够被进一步地挖掘,这需要膜材研究人员和建筑设计人员共同去努力。
至信膜结构拥有先进的膜加工设备及检测设备,并拥有国际先进的膜结构设计软件,是国内最具规模的专业性膜结构之一,是中国空间结构、膜结构协会会员单位业务范围包括膜结构工程的方案设计、结构设计、静动力计算分析、膜材的裁剪设计、膜材的加工制作、整体安装 及使用维护等。公司拥有一批国内最早从事膜结构行业的工程技术及制作安装的高素质人才,并与国内各著名科研院校及国外专业膜结构公司建立起紧 密的合作关系,使用国际最先进的膜结构建筑、荷载分析、裁剪及结构计算软件,充分保证了公司在中国膜结构领域技术领先。
至信膜结构拥有先进的大型膜加工制作设备和检验、测试设备及膜材加工制作专用的现代 化厂房,膜材 年加工制作能力可达20万平方米。公司全体员工本着技术进步和质量第一的原则,确保为用户提供优良的工程质量和优质的服务。随着近 几年国内膜结构建筑行业的高速发展,奥克金鼎公司已经逐步成为一家成熟的专业性公司,工程业绩已遍布全国近20个省市自治区。项目涉及体育场馆 设施、商业公共设施、文化娱乐设施、交通运输设施、标志性建筑等。展望未来,公司将一如既往地追求质量至信,信守合同承诺,公司成立至今已成功打造了百余项膜结构工程 愿我们以先进的科技和诚信的服务理念,为您引领二十一世纪的新时尚!
适用范围:
体育设施:体育场、体育馆、健身中心、游泳馆、网球馆、训练中心、高尔夫球场等。
商业设施:商场、购物中心、酒店、餐厅、商业街等。
文化设施:展览中心、剧院、会议厅、博物馆、植物园、水族馆、表演中心、旅游区、度假山庄、舞台、音乐广场等
交通设施:机场、火车站、公交车站、收费站、码头、加油站、停车场等。
工业设施:工厂、仓库、科研中心、外理中心、温室、物流中心、大型停车棚。
景观设施:建筑入口、标志小品、步行街、房地产公司、小区花园等。
电话:010-89258229 手机:15701674061
网址: http://www.bjzxmjg.com 邮箱: bjzxmjg@163.com
业务QQ: 2568175838
停车场的规划和建设成为现代城市规划的重要组成部分,变的越来越重要。膜结构轻巧、别致的造型在停车场及候车厅的建设中担当了重要角色,除了满足防风雨、防日晒等基本功能外,并有较好的标识招揽效果,展现了人们个性化的一面。
我国膜结构建筑虽然起步较晚,但是发展速度非常快。从1997年至2001年,五年内我国建造的膜结构达37万吨;2003年建造的膜结构约18万吨;2005年、2006年建造的膜结构分别超过33和40万吨。2008年北京奥运会、2010年上海世博会和广州亚运会的举行,以及各种类型的展览馆建设,使得我国迎来了膜结构建筑的发展高峰期,这几年间我国膜结构建筑的建造规模扩张非常迅速。
目前全世界膜结构的著名生产企业主要集中在美国、日本和德国等少数几个发达国家。其中大部分的著名生产企业都力具备产品的研发、设计、生产这一产业全业务链模式经营。而作为膜结构的主要材料,目前市场上主要是以是PVC膜、PVF膜、PVDF、PTFE乃至最新的ETFE 膜材为主。
近年来,随着建筑空间观念的日益深化以及科学手段的不断提高,“回归自然”、“沐浴自然之温馨”已是现代建筑环境学发展的主流。室内外的视线越来越模糊,出现了许多亦内亦外、相互渗透的不定空间,如:天井、四季厅、动植物园、体育、文化娱乐场所等。由于膜材的光透性,白天阳光可以透过膜材形成慢射光,使室内达到和室外几乎一样的自然效果,因此膜结构能创造出与自然环境相媲美的空间形式。
膜结构的设计主要包括体形设计、初始平衡形状分析、荷载分析、裁剪分析等四大问题。通过体形设计确定建筑平面形状尺寸、三维造型、净空体量,确定各控制点的坐标、结构形式,选用膜材和施工方案。初始平衡形状分析就是所谓的找形分析。由于膜材料本身没有抗压和抗弯刚度,抗剪强主芤很差,因此其刚度和稳定性需要靠膜曲面的曲率变化和其中预应力来提高,对膜结构而言,任何时候不存在无应力状态,因此膜曲面形状最终必须满足在一定边界条件、一定预应力条件下的力学平衡,并以此为基准进行荷载分析和裁剪分析。膜结构找形分析的方法主要有动力松弛法、力密度法以及有限单元法等。膜结构考虑的荷载一般是风载和雪载。在荷载作用下膜材料的变形较大,且随着形状的改变,荷载分布也在改变,因此要精确计算结构的变形和应力要用几何非线性的方法进行。荷载分析的另一个目的是一确定索、膜中初始预张力。在外荷载作用下膜中一个方向应力增加而另一个方向应力减少,这就要求施加初始张应力的程度要满足在最不利荷载作用下应力不致减少到零,即不出现皱褶。因为膜材料比较轻柔,自振频率很低,在风荷载作用下极易产生风振,导致膜材料破坏,如果初始预应力施加过高,膜材涂变加大,易老化且强度储备少,对受力构件强度要求也高,增加施工安装难度。因此初始预应力的确定要通过荷载计算来确定。经过找形分析而形成的摸结构通常为三维不可展空间曲面,如何通过二维材料的裁剪,张拉形成所需要的三维空间曲面,是整个膜结构工程中最关键的一个问题,这正是裁剪分析的主要内容。
膜结构的设计主要包括体形设计、初始平衡形状分析、荷载分析、裁剪分析等四大问题。通过体形设计确定建筑平面形状尺寸、三维造型、净空体量,确定各控制点的坐标、结构形式,选用膜材和施工方案。初始平衡形状分析就是所谓的找形分析。由于膜材料本身没有抗压和抗弯刚度,抗剪强主芤很差,因此其刚度和稳定性需要靠膜曲面的曲率变化和其中预应力来提高,对膜结构而言,任何时候不存在无应力状态,因此膜曲面形状最终必须满足在一定边界条件、一定预应力条件下的力学平衡,并以此为基准进行荷载分析和裁剪分析。膜结构找形分析的方法主要有动力松弛法、力密度法以及有限单元法等。膜结构考虑的荷载一般是风载和雪载。在荷载作用下膜材料的变形较大,且随着形状的改变,荷载分布也在改变,因此要精确计算结构的变形和应力要用几何非线性的方法进行。荷载分析的另一个目的是一确定索、膜中初始预张力。在外荷载作用下膜中一个方向应力增加而另一个方向应力减少,这就要求施加初始张应力的程度要满足在最不利荷载作用下应力不致减少到零,即不出现皱褶。因为膜材料比较轻柔,自振频率很低,在风荷载作用下极易产生风振,导致膜材料破坏,如果初始预应力施加过高,膜材涂变加大,易老化且强度储备少,对受力构件强度要求也高,增加施工安装难度。因此初始预应力的确定要通过荷载计算来确定。经过找形分析而形成的摸结构通常为三维不可展空间曲面,如何通过二维材料的裁剪,张拉形成所需要的三维空间曲面,是整个膜结构工程中最关键的一个问题,这正是裁剪分析的主要内容。
膜结构建筑的特点之一就是拥有一个明亮的内部空间。膜材能通过光线就是其透光性。玻璃能通过光线,能传热,膜材的透光性也如此。希望将来膜材的透光率可根据设计要求自由调节。胶片也是一种有潜力的材料,但因缺乏强度和抗火性而难以利用。高度透明的膜材正在得到发展,如果能达到一定程度则膜结构建筑史上又将写下新的一页。使用这种材料来形成一个封闭空间时将会产生什么样的热负荷?相应的施工方法和力学系统有什么样的修改?热辐射的问题怎么办?与玻璃相比透明的膜屋面是有吸引力的,因为膜需要很少的辅助构件,还能形成曲面。进一步发展膜材就必须解决上述问题。