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膜结构的四种基本外形是什么?

  咱们见过的膜结构建筑非必须有四种基本外形,分别为马鞍形、伞形、拱支式和脊谷式,了解这四种典型结构方法的曲面构成和力学特色,有助于增进对膜结构中形与力的观点。
  1.鞍形(saddleshape)
  鞍形曲面由四个不共面的角点和联接角点的边际构件围合而成,是典型的互反曲面方法。在这四个角点中,一般有两个对角点爲高点(HP),另两个爲低点(LP)。鞍形膜结构的边际构件可所以混凝土梁或空间钢桁架,即构成所谓的刚性鸿沟;也能够运用边索,通过对其施加较大的预张力构成柔性鸿沟。因为柔性鸿沟能够较好地适应膜面的变形,避免膜面在设备和受荷进程中出现褶皱,因而较爲常用。
  关于菱形立体的鞍形膜结构,可定义两对角点间的程度距离L爲跨度,高点(或低点)与跨中点间的高差f爲矢高,f/L爲矢跨比(如图4b所示)。矢跨比是操控鞍形曲面外形的重要参数。矢跨比越大,膜面曲率越大,结构刚度就越好;一般矢跨比在1/8~1/12之间。
  鞍形膜结构的适用跨度较小,一般多用于膜结构小品中。
  2.伞形(conicalshape)
  伞形膜结构也是稀有的张拉膜结构方法之一。这种结构方法的特色在于,膜单元的周边肯定位置较低,多固定在刚性边梁或柔性边索上;在膜单元的中部设有一个或多个高点,多通过独立柱、飞柱或悬挂环的支承来完结;整个膜面呈锥形爲了避免在高点左近的膜材外部应力过大,当膜单元跨度较大时,可在高点和鸿沟支承点之间设置脊索,以改动结构外部的传力途径,避免膜材出现应力会集。伞形曲面还能够倒置运用于工程中。
  3.拱支式(archsupportedshape)
  拱支式膜结构以拱爲膜材供给连续的支承点,结构立体多爲圆形或近似椭圆形。当跨度较大时,常在两端拱与下部边际构件之间安置正交索网。拱支式膜结构多用于封闭式建筑中,如加拿大加尔格里的林赛公园体育中心(LindsayParkSportsCenter)便是典型的拱支式膜结构。
  4.脊谷式(waveshape)
  脊谷式膜结构是在两高点之间安置相互平行的脊索、在两低点之间安置谷索,上下相间,曲面呈波浪形;脊索和谷索之间的膜面构成负高斯曲率曲面。当结构跨度较大或荷载较大时,还可在脊索和谷索之间恰当安置一些横向的增强索。脊谷式膜结构的结构立体多呈矩形,如图7所示。美国的丹佛国际机场和加拿大的CanadaPlace等,都是典型的脊谷式膜建筑。
  尽管上述四种基本方法的造型各不相反,但都遵循一个绳尺,即要通过刚性支承构件或联接件在膜面内构成一系列的高点和低点;这正是互反曲面的基本特征,即互反曲面的鸿沟不会坐落同一立体内。把握了这一绳尺,在实践规划中就能够根据支承构件的方法(桅杆、拱或吊环)及其对膜的支承方法(点支承或线支承),来选取恰当的膜结结构型方法。
  以上四种基本方法仅仅是爲了加深了解所作的一种杂乱归结,实践膜结构的外形远非如此杂乱,乃至能够说是鲜有相同;即使是这四种基本方法本身也能够有多种多样的变形。在实践规划时,切不能够拘泥于其间,而应把握膜结构天然、流利的精华,创造出更多的新颖、特别的膜结构著作。