索膜結(jié)構(gòu)作為一種建筑體系,其特點主要取決于其獨特的形狀和膜材料本身的性能。正因為如此,膜結(jié)構(gòu)可以創(chuàng)造出傳統(tǒng)建筑體系無法實現(xiàn)的設(shè)計方案。
⒈ 重量輕:受拉結(jié)構(gòu)自重小的原因是,它取決于預(yù)應(yīng)力的形式,而不是維持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的材料。因此,它的重量比傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)小得多,但穩(wěn)定性好。建筑師可以利用其輕型和大跨度的特點來設(shè)計和組織結(jié)構(gòu)細節(jié),并將其輕型和穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)特點有機地統(tǒng)一起來。
2.透光率:透光率是現(xiàn)代膜結(jié)構(gòu)最廣泛認可的特征之一。建筑材料的透光性對于建筑節(jié)能非常重要。對于一些需要更多光線和高亮度的商業(yè)建筑來說,這一點尤為重要。通過對自然光和人工光的綜合利用,膜材料的透光性可以為建筑設(shè)計提供更大的審美創(chuàng)造空間。在夜間,半透明將膜結(jié)構(gòu)變成一個光的雕塑。
膜材料的透光率由其基纖維、涂層和顏色決定。
標準膜材料的光譜透過率在10%~20%之間。一些膜材料的光譜透射率可以達到40%,而另一些膜材料是不透明的。薄膜材料的透光率和光色的選擇可以通過涂層或表面層的顏色進行調(diào)整。
保溫材料與多層保溫材料的組合可以使保溫材料具有適當?shù)耐腹饴省<词构庾V透射率只有幾個百分點,膜室對人眼來說仍然是明亮透明的,有著光屋頂?shù)耐庥^。
3.柔性:張拉膜結(jié)構(gòu)不是剛性的,
在風荷載或雪荷載作用下會發(fā)生變形。膜結(jié)構(gòu)通過變形來適應(yīng)外部荷載。在這個過程中,膜表面在荷載作用方向上的曲率半徑將減小,直到它能夠更有效地抵抗荷載。
張拉結(jié)構(gòu)的靈活性使其能夠在不產(chǎn)生永久變形的情況下產(chǎn)生大位移。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,可以激發(fā)人們的建筑設(shè)計靈感。
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,不會因折疊而產(chǎn)生脆化或損壞。這些材料是有效實現(xiàn)可移動和可展開結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)和前提。
4.雕塑感:張拉膜結(jié)構(gòu)獨特的曲面造型使其具有強烈的雕塑感。膜表面通過張力實現(xiàn)自我平衡。負高斯膜的起伏有一種平衡感,這使得更大的結(jié)構(gòu)看起來像漂浮在天地之間,沒有重力的束縛。無論是室內(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)計各種張力自平衡,
復(fù)雜而生動的空間形式。一天之內(nèi),隨著光線的變化,雕塑膜結(jié)構(gòu)通過光線和陰影呈現(xiàn)出不同的形式。在日出和日落時,低入射角的光線將突出屋頂?shù)那屎透〉裥Ч.斕栁挥谶h地點時,薄膜結(jié)構(gòu)的流線型邊界在地面上投射出一個彎曲的陰影。利用膜材料的透光和反射,設(shè)計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)行國家規(guī)范和指南設(shè)計的輕型張力膜結(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,其風險也比傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)小。當膜結(jié)構(gòu)被撕裂時,如果結(jié)構(gòu)布置能夠確保桅桿和橫梁等剛性支撐構(gòu)件不會倒塌,其風險將更小。
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。當然,結(jié)構(gòu)的布局和形狀應(yīng)該根據(jù)荷載進行設(shè)計和調(diào)整。設(shè)計應(yīng)確保膜表面與其輔助結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)工作,
從而避免力集中在膜表面或輔助結(jié)構(gòu)上,達到結(jié)構(gòu)損傷的臨界值。
⒍ 功能:張拉膜結(jié)構(gòu)由于自身的特點,可以滿足從簡單的遮陽結(jié)構(gòu)到功能復(fù)雜的大型建筑等多種不同的建筑功能要求,最適合某些功能要求。
⒎ 極具表現(xiàn)力的建筑形式:具有特定功能的建筑可以通過意圖來表達,
張拉膜結(jié)構(gòu)的獨特形狀反映了建筑本身的自然美。
這些建筑形式,連同它們協(xié)調(diào)的傳統(tǒng)建筑,
構(gòu)成地面上有趣的地標建筑。優(yōu)秀的膜結(jié)構(gòu)設(shè)計是結(jié)構(gòu)和形狀的有機結(jié)合,這使其更加出色。同時,它與自然環(huán)境、歷史和現(xiàn)代城市景觀有機結(jié)合。光結(jié)構(gòu)可以看作是一個大型雕塑,它可以為周圍的空間增添活力,成為周圍環(huán)境的補充和焦點。
8.抵御天氣影響:薄膜屋頂?shù)囊粋€重要作用是抵御各種天氣變化(如陽光、雨水、風和雪)對其內(nèi)部空間的影響,并保持建筑內(nèi)部的舒適性。
在選擇膜表面的形狀和材料時,應(yīng)考慮所有可能的天氣條件,并盡可能使用被動方法,如建筑物本身,以降低能耗。多孔膜材料可用作屏蔽結(jié)構(gòu)。它可以控制光線的透射和反射,使房間有散射光,促進自然通風,使屋頂溫度與周圍環(huán)境一致,避免向下熱輻射。
為了抵御風雪,膜表面的形狀應(yīng)使排水順暢方便,以避免其上積聚水袋或雪。
在預(yù)應(yīng)力前的安裝和成型階段,張拉膜結(jié)構(gòu)對這些荷載非常敏感。為了排水,膜材料和接縫必須密封防水,膜邊緣還必須設(shè)計特殊細節(jié),以防止雨水進入房間。
⒐ 流動性和臨時性:與其他結(jié)構(gòu)相比,另一個突出的優(yōu)點是,輕型結(jié)構(gòu)對環(huán)境的影響可以調(diào)和。此外,它還有兩個重要特征,即靈活性和靈活性。
該結(jié)構(gòu)可以在不同的位置反復(fù)拆除和建造,是張拉膜結(jié)構(gòu)的可移動結(jié)構(gòu)。
它結(jié)合了游牧和定居建筑。膜材料的柔軟特性使其便于運輸,易于快速建造,閑置時占用空間非常小。這種特性使得膜結(jié)構(gòu)非常適合臨時移動建筑,尤其是在發(fā)生突發(fā)災(zāi)害或緊急情況時,需要在短時間內(nèi)為大量人員提供庇護所。
另一方面,可移動膜結(jié)構(gòu)不僅具有與永久性建筑相當?shù)氖孢m性,而且在建筑行業(yè)引入了一個新概念,
那就是把房屋所有權(quán)和土地所有權(quán)分開。建筑物不再是固定的,
但是可以移動。這種移動性和可重用性對于加快現(xiàn)代城市的發(fā)展和某些特定領(lǐng)域建筑功能的轉(zhuǎn)變具有重要意義。
⒑ 可展開性和適應(yīng)性:可展開結(jié)構(gòu)可視為一個人工自適應(yīng)系統(tǒng)。像許多自然生物一樣,它可以根據(jù)需要改變形狀。它們的空間布局和對天氣變化的反應(yīng)是靈活和適應(yīng)性的。通過控制自然光和內(nèi)部溫度充電可以達到主動節(jié)能的目的。可展開結(jié)構(gòu)可以打開或關(guān)閉,其靈活性允許它改變空間的屬性。