南昌膜結(jié)構(gòu)介紹張拉膜形狀的不定性
張拉膜結(jié)構(gòu)靈活多樣的結(jié)構(gòu)造型和合理的受力形式,使其與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)形成鮮明對(duì)比,根據(jù)預(yù)應(yīng)力大小及比例不同改變其初始形狀的性質(zhì)更是令其獲得眾多設(shè)計(jì)師的青睞。
張拉膜形狀多彩變化突出地表現(xiàn)各國(guó)歷年的博覽會(huì)上。在博覽會(huì)上，建筑造型要求很高，不但要保證造型的獨(dú)特美觀還要注意成本，因?yàn)椴┯[會(huì)的時(shí)間是有限的，大大小的展覽館，多數(shù)以新穎奇特造型引來(lái)觀眾目光.例如1985年：在日本茨城縣，國(guó)際科學(xué)技術(shù)博覽會(huì)的入口就是五顏六色的膜結(jié)構(gòu)拱形大門。在眾多的展覽館展廳尤為奪目。又如美國(guó)館：以桅桿懸掛銀白色的屋面。電力館以中央塔架懸吊25個(gè)尖頂帳篷反射宛如燃燒的火焰。在候車亭、電話亭、走廊、廁所上也都出現(xiàn)了用膜材構(gòu)成形式各異的建筑小品，蔚為大觀。
就形狀而言，對(duì)建筑師說(shuō)來(lái)是至關(guān)重要的。采用一般結(jié)構(gòu)的建筑物，其形狀往往是先由建筑師確定。膜結(jié)構(gòu)則不同，首先它的變形比一般結(jié)構(gòu)要大一些，其次它的形狀是在施工過(guò)程中逐步形成的，有一個(gè)形狀確定的問(wèn)題，需要結(jié)構(gòu)工程師的參與。要確定在初始荷載下結(jié)構(gòu)的初始形狀，即結(jié)構(gòu)體系在膜自重（有時(shí)還有索）與預(yù)應(yīng)力作用下的平衡位置。在初步設(shè)計(jì)階段，先按建筑要求設(shè)定大致的幾何外形，然后對(duì)膜面施加預(yù)應(yīng)力使之承受張力，其形狀也相應(yīng)改變，經(jīng)過(guò)不斷調(diào)整預(yù)應(yīng)力，最后就可得到理想的幾何外形和應(yīng)力分布狀態(tài)。
結(jié)構(gòu)中的索網(wǎng)與膜結(jié)構(gòu)一樣也有形狀確定問(wèn)題，象1968年蒙特利爾博覽會(huì)的德國(guó)館和1972年慕尼黑奧運(yùn)會(huì)主體育場(chǎng)都有特殊的形狀需要確定，當(dāng)時(shí)只有借助于縮尺模型來(lái)解決。早期的膜結(jié)構(gòu)也往往采用這個(gè)方法，材料從最簡(jiǎn)單的肥皂膜，一直到織物或鋼絲。由于在小比例模型上測(cè)量的差尚不足以保證曲面幾何形的正確性，故對(duì)足尺的建筑外形只能起參考作用。但這還不失為一種有效的手段，能為設(shè)計(jì)者提供一個(gè)直觀的形象。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，膜結(jié)構(gòu)的形狀就更多地依靠計(jì)算機(jī)來(lái)確定。在膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論中還出現(xiàn)了專門的研究課題——“找形”。為了尋求合理的幾何外形，這個(gè)過(guò)程通過(guò)計(jì)算機(jī)的幾次迭代，就可確定膜結(jié)構(gòu)的初始形狀。
膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)打破了傳統(tǒng)的“先建筑、后結(jié)構(gòu)”做法，一般情況下，建筑與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的緊密結(jié)合，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，建筑師和結(jié)構(gòu)工程師要坐在一起來(lái)計(jì)算確定建筑物的形狀，并進(jìn)行精密的計(jì)算分析。這時(shí)，所設(shè)計(jì)建筑物的平面形狀、立面要求、支點(diǎn)設(shè)置、材料類型和預(yù)應(yīng)力大小都將成為互相制約的因素，一個(gè)完美的設(shè)計(jì)也就是上述矛盾統(tǒng)一的結(jié)果。
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