張拉膜結(jié)構(gòu)作為一種建筑體系所具有的特性主要取決于其獨(dú)特的形態(tài)及膜材本身的性能。恰由于此,膜結(jié)構(gòu)認(rèn)為用膜結(jié)構(gòu)可以創(chuàng)造出傳統(tǒng)建筑體系無(wú)法實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)方案。張拉膜結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)建筑材料的區(qū)別在哪里?
以下就是張拉膜結(jié)構(gòu)的特性:
1.輕質(zhì):張力結(jié)構(gòu)自重小的原因在于它依靠預(yù)應(yīng)力形態(tài)而非材料來(lái)保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。從而使其自重比傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)的小得多,但卻具有良好的穩(wěn)定性。建筑師可以利用其輕質(zhì)大跨的特點(diǎn)設(shè)計(jì)和組織結(jié)構(gòu)細(xì)部構(gòu)件,將其輕盈和穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)特性有機(jī)地統(tǒng)一起來(lái)。
2.透光性:透光性是現(xiàn)代膜結(jié)構(gòu)最被廣泛認(rèn)可的特性之一。膜材的透光性可以為建筑提供所需的照度,這對(duì)于建筑節(jié)能十分重要。對(duì)于一些要求光照多且亮度高的商業(yè)建筑等尤為重要。通過(guò)自然采光與人工采光的綜合利用,膜材透光性可為建筑設(shè)計(jì)提供更大的美學(xué)創(chuàng)作空間。夜晚,透光性將膜結(jié)構(gòu)變成了光的雕塑。
膜材透光性是由它的基層纖維、涂層及其顏色所決定的。標(biāo)準(zhǔn)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(dá)到40%,而有的膜材則是不透光的。膜材的透光性及對(duì)光色的選擇可以通過(guò)涂層的顏色或是面層顏色來(lái)調(diào)節(jié)。
通過(guò)膜材和透光保溫材料的適當(dāng)組合,可以使含保溫層的多層膜具有透光性。即使光譜透射只有幾個(gè)百分點(diǎn),膜屋面對(duì)于人眼來(lái)說(shuō)依然是發(fā)亮和透光的,具有輕型屋面的觀感。
3.柔性:張拉膜結(jié)構(gòu)不是剛性的,其在風(fēng)荷載或雪荷載的作用下會(huì)產(chǎn)生變形。膜結(jié)構(gòu)通過(guò)變形來(lái)適應(yīng)外荷載,在此過(guò)程中荷載作用方向上的膜面曲率半徑會(huì)減小,直至能更有效抵抗該荷載。
張拉結(jié)構(gòu)的靈活性使其可以產(chǎn)生很大的位移而不發(fā)生永久性變形。膜材料的彈性特性和預(yù)應(yīng)力水平?jīng)Q定了膜結(jié)構(gòu)的變形和響應(yīng)。適應(yīng)大自然靈活多變的特點(diǎn),可以激發(fā)人們的建筑設(shè)計(jì)靈感。
不同膜材料的柔韌性程序也不同。一些膜材料具有極好的柔韌性,不會(huì)因折疊而產(chǎn)生脆化或損壞。這些材料是有效實(shí)現(xiàn)可移動(dòng)和可展開(kāi)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)和前提。
4.雕塑感:張拉膜結(jié)構(gòu)獨(dú)特的曲面形狀使其具有強(qiáng)烈的雕塑感。
膜表面通過(guò)張力實(shí)現(xiàn)自我平衡。負(fù)高斯膜的起伏有一種平衡感,這使得更大的結(jié)構(gòu)看起來(lái)像漂浮在天地之間,沒(méi)有重力的束縛。無(wú)論是室內(nèi)還是室外,這種雕塑感都令人興奮。
張拉膜結(jié)構(gòu)使建筑師能夠設(shè)計(jì)各種張力自平衡、復(fù)雜而生動(dòng)的空間形式。一天之內(nèi),隨著光線的變化,雕塑膜結(jié)構(gòu)通過(guò)光線和陰影呈現(xiàn)出不同的形式。在日出和日落時(shí),低入射角的光線將突出屋頂?shù)那屎透〉裥Ч.?dāng)太陽(yáng)處于最遠(yuǎn)點(diǎn)時(shí),
膜結(jié)構(gòu)的流線型邊界在地面上投射出一個(gè)彎曲的陰影。利用膜材料的透光和反射,設(shè)計(jì)的人工光也可以使膜結(jié)構(gòu)成為光雕塑。
5.安全性:根據(jù)現(xiàn)行國(guó)家規(guī)范和指南設(shè)計(jì)的輕型張力膜結(jié)構(gòu)具有足夠的安全性。輕型結(jié)構(gòu)在地震等水平荷載作用下能保持良好的穩(wěn)定性。
由于輕型結(jié)構(gòu)重量輕,即使發(fā)生意外倒塌,其風(fēng)險(xiǎn)也比傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)小。當(dāng)膜結(jié)構(gòu)被撕裂時(shí),
如果結(jié)構(gòu)布置能夠確保桅桿和橫梁等剛性支撐構(gòu)件不會(huì)倒塌,其風(fēng)險(xiǎn)將更小。
膜結(jié)構(gòu)的柔性使其在任何載荷下都能承受最有利的形狀。當(dāng)然,結(jié)構(gòu)的布局和形狀應(yīng)該根據(jù)荷載進(jìn)行設(shè)計(jì)和調(diào)整。設(shè)計(jì)應(yīng)確保膜表面與其附屬結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)工作,以避免膜表面或附屬結(jié)構(gòu)上的力集中,并達(dá)到結(jié)構(gòu)損壞的臨界值。