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膜(mo)(mo)結(jie)構(gou)(gou)(gou)是(shi)應用(yong)于建(jian)筑工程(cheng)領域中的(de)(de)一(yi)種類(lei)別,由膜(mo)(mo)結(jie)構(gou)(gou)(gou)的(de)(de)造型(xing)設(she)(she)計、力學(xue)(xue)(xue)分析、裁(cai)剪設(she)(she)計及(ji)膜(mo)(mo)成品(pin)制(zhi)(zhi)作(zuo)及(ji)安(an)裝,支承結(jie)構(gou)(gou)(gou)或構(gou)(gou)(gou)件(jian)的(de)(de)制(zhi)(zhi)作(zuo)及(ji)安(an)裝工程(cheng)等組(zu)成,是(shi)集建(jian)筑學(xue)(xue)(xue)、工程(cheng)結(jie)構(gou)(gou)(gou)學(xue)(xue)(xue)、材料學(xue)(xue)(xue)等學(xue)(xue)(xue)科為一(yi)體的(de)(de)多學(xue)(xue)(xue)科交(jiao)叉應用(yong)工程(cheng)。
1、輕質(zhi):膜材(cai)料張力結構(gou)自重小的原因(yin)在于它依靠預應力形態(tai)而(er)非材(cai)料來保持結構(gou)的穩定(ding)性,從(cong)而(er)使其自重比傳統(tong)建(jian)筑結構(gou)小的多,但卻具有良好的穩定(ding)性。建(jian)筑師可(ke)以利用其輕質(zhi)大跨的特(te)點(dian)設計和組織結構(gou)細部構(gou)件,將其輕盈和穩定(ding)的結構(gou)特(te)性有機地統(tong)一起來。
2、透光(guang)(guang)性:透光(guang)(guang)性是現(xian)代膜(mo)結構最(zui)被廣泛認(ren)可(ke)的(de)(de)特性之(zhi)一。膜(mo)材的(de)(de)透光(guang)(guang)性可(ke)以為(wei)建(jian)筑提供(gong)(gong)所需的(de)(de)亮度(du),這對于建(jian)筑節(jie)能十(shi)分重要。對于一些要求光(guang)(guang)照多且亮度(du)高的(de)(de)商業建(jian)筑等尤為(wei)重要。通(tong)過自(zi)然采光(guang)(guang)與人工采光(guang)(guang)的(de)(de)綜(zong)合利用,膜(mo)材透光(guang)(guang)性可(ke)為(wei)建(jian)筑設(she)計提供(gong)(gong)更大的(de)(de)美學創作空間(jian)。夜晚,透光(guang)(guang)性將膜(mo)結構變(bian)成了光(guang)(guang)的(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(guo)膜(mo)(mo)材和(he)透(tou)光(guang)保(bao)溫材料的適(shi)當(dang)組(zu)合,可以(yi)使含保(bao)溫層的多層膜(mo)(mo)具有透(tou)光(guang)性。即(ji)使光(guang)譜透(tou)射只有幾(ji)個百分點,膜(mo)(mo)屋面(mian)對于肉來說依然是發亮和(he)透(tou)光(guang)的,具有輕型屋面(mian)的觀感。
3、柔性:張拉膜(mo)結(jie)構不是剛(gang)性的(de),其在風荷(he)載或雪荷(he)載的(de)作用下(xia)會(hui)產生(sheng)變形(xing)(xing)。膜(mo)結(jie)構通過變形(xing)(xing)來適應外荷(he)載,在此(ci)過程(cheng)中荷(he)載作用方向上的(de)膜(mo)面曲率半(ban)徑(jing)會(hui)減小,直至能更有效抵抗(kang)該荷(he)載。
膜(mo)結(jie)構(gou)的(de)柔性使其(qi)在任(ren)一荷載(zai)(zai)作用下均以最(zui)有利的(de)形態(tai)承載(zai)(zai)。當然(ran),結(jie)構(gou)的(de)布(bu)置和形狀要(yao)根據荷載(zai)(zai)情況來進(jin)行設(she)計(ji)和調整。設(she)計(ji)要(yao)確(que)定膜(mo)面(mian)(mian)與其(qi)輔(fu)助結(jie)構(gou)協調工作,以避免力在膜(mo)面(mian)(mian)或輔(fu)助結(jie)構(gou)上集中而達到結(jie)構(gou)破壞(huai)的(de)臨界(jie)值(zhi)。
張拉結構的(de)靈活性(xing)使其可以(yi)(yi)產生(sheng)很大(da)的(de)位(wei)移而不發生(sheng)永(yong)久(jiu)性(xing)變形。膜(mo)材的(de)彈(dan)性(xing)性(xing)能和預(yu)應力(li)水(shui)平決(jue)定了(le)膜(mo)結構的(de)變形和反(fan)應。適應自(zi)然的(de)柔(rou)性(xing)特(te)點(dian)可以(yi)(yi)激發人們(men)的(de)建筑設計靈感(gan)。
不(bu)同膜材(cai)(cai)的(de)(de)(de)柔性程序也不(bu)相同,有(you)的(de)(de)(de)膜材(cai)(cai)柔韌(ren)性極(ji)佳,不(bu)會因折(zhe)疊而產生脆裂或是破損(sun),這樣的(de)(de)(de)材(cai)(cai)料是有(you)效實現可移動、可展(zhan)開(kai)結構的(de)(de)(de)基礎(chu)和前提。
4、雕塑感:張拉膜(mo)結構(gou)的(de)(de)(de)獨特曲面外形使其具(ju)有(you)強烈(lie)的(de)(de)(de)雕塑感,膜(mo)面通過張力(li)達到自平衡。負高斯膜(mo)面高低起伏,具(ju)有(you)的(de)(de)(de)平衡感使體(ti)型較大(da)的(de)(de)(de)結構(gou)看上去像(xiang)擺(bai)脫了重力(li)的(de)(de)(de)束縛(fu)一般,輕(qing)盈(ying)的(de)(de)(de)雕塑般的(de)(de)(de)質(zhi)感令(ling)(ling)人激動(dong)飄浮于天(tian)地之間,無(wu)論室(shi)內(nei)還是室(shi)外這種雕塑般的(de)(de)(de)質(zhi)感都令(ling)(ling)人激動(dong)。
張拉膜(mo)結構可使建筑師設計出(chu)(chu)各(ge)種張力(li)自平衡(heng),復雜且生(sheng)動的(de)(de)(de)空間形式。在一(yi)天內隨著(zhu)光線(xian)的(de)(de)(de)變化,雕(diao)(diao)(diao)塑般的(de)(de)(de)膜(mo)結構通過光與(yu)影(ying)而(er)呈現出(chu)(chu)不同的(de)(de)(de)形態。日出(chu)(chu)和(he)日落(luo)時(shi)(shi),低入射角度(du)的(de)(de)(de)光線(xian)將突現屋頂的(de)(de)(de)曲率和(he)浮(fu)雕(diao)(diao)(diao)效果,太陽位于遠地點時(shi)(shi),膜(mo)結構的(de)(de)(de)流線(xian)型(xing)邊界在地面上投入彎彎曲曲的(de)(de)(de)影(ying)子。利(li)用(yong)膜(mo)材的(de)(de)(de)透光性和(he)反射性,經過設計的(de)(de)(de)人工(gong)燈(deng)光也可使膜(mo)結構成(cheng)為(wei)光的(de)(de)(de)雕(diao)(diao)(diao)塑。