索膜結(jié)構(gòu)作為一種建筑體系,其特點(diǎn)主要取決于其獨(dú)特的形狀和膜材料本身的性能。正因?yàn)槿绱?,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。
?、? 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(diǎn)來(lái)設(shè)計(jì)和組織結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié),并將其輕型和穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有機(jī)地統(tǒng)一起來(lái)。
2.透光率:透光率是現(xiàn)代膜結(jié)構(gòu)最廣泛認(rèn)可的特征之一。建筑材料的透光性對(duì)于建筑節(jié)能非常重要。對(duì)于一些需要更多光線和高亮度的商業(yè)建筑來(lái)說(shuō),這一點(diǎn)尤為重要。通過(guò)對(duì)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(jì)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(gè)光的雕塑。
膜材料的透光率由其基纖維、涂層和顏色決定。
標(biāo)準(zhǔn)膜材料的光譜透過(guò)率在10%~20%之間。一些膜材料的光譜透射率可以達(dá)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(guò)涂層或表面層的顏色進(jìn)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(dāng)?shù)耐腹饴?。即使光譜透射率只有幾個(gè)百分點(diǎn),膜室對(duì)人眼來(lái)說(shuō)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(fēng)荷載或雪荷載作用下會(huì)發(fā)生變形。膜結(jié)構(gòu)通過(guò)變形來(lái)適應(yīng)外部荷載。在這個(gè)過(guò)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(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)特的曲面造型使其具有強(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)位于遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí),薄膜結(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(dá)到結(jié)構(gòu)損傷的臨界值。
?、?功能:張拉膜結(jié)構(gòu)由于自身的特點(diǎn),可以滿(mǎn)足從簡(jiǎn)單的遮陽(yáng)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。
?、?極具表現(xiàn)力的建筑形式:具有特定功能的建筑可以通過(guò)意圖來(lái)表達(dá),
張拉膜結(jié)構(gòu)的獨(dú)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(biāo)建筑。優(yōu)秀的膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是結(jié)構(gòu)和形狀的有機(jī)結(jié)合,這使其更加出色。同時(shí),它與自然環(huán)境、歷史和現(xiàn)代城市景觀有機(jī)結(jié)合。光結(jié)構(gòu)可以看作是一個(gè)大型雕塑,它可以為周?chē)目臻g增添活力,成為周?chē)h(huán)境的補(bǔ)充和焦點(diǎn)。
8.抵御天氣影響:薄膜屋頂?shù)囊粋€(gè)重要作用是抵御各種天氣變化(如陽(yáng)光、雨水、風(fēng)和雪)對(duì)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(shí),應(yīng)考慮所有可能的天氣條件,并盡可能使用被動(dòng)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(jìn)自然通風(fēng),使屋頂溫度與周?chē)h(huán)境一致,避免向下熱輻射。
為了抵御風(fēng)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(duì)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(jì)特殊細(xì)節(jié),以防止雨水進(jìn)入房間。
?、?流動(dòng)性和臨時(shí)性:與其他結(jié)構(gòu)相比,另一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)是,輕型結(jié)構(gòu)對(duì)環(huán)境的影響可以調(diào)和。此外,它還有兩個(gè)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(dòng)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(yùn)輸,易于快速建造,閑置時(shí)占用空間非常小。這種特性使得膜結(jié)構(gòu)非常適合臨時(shí)移動(dòng)建筑,尤其是在發(fā)生突發(fā)災(zāi)害或緊急情況時(shí),需要在短時(shí)間內(nèi)為大量人員提供庇護(hù)所。
另一方面,可移動(dòng)膜結(jié)構(gòu)不僅具有與永久性建筑相當(dāng)?shù)氖孢m性,而且在建筑行業(yè)引入了一個(gè)新概念,
那就是把房屋所有權(quán)和土地所有權(quán)分開(kāi)。建筑物不再是固定的,
但是可以移動(dòng)。這種移動(dòng)性和可重用性對(duì)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。
?、? 可展開(kāi)性和適應(yīng)性:可展開(kāi)結(jié)構(gòu)可視為一個(gè)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(duì)天氣變化的反應(yīng)是靈活和適應(yīng)性的。通過(guò)控制自然光和內(nèi)部溫度充電可以達(dá)到主動(dòng)節(jié)能的目的??烧归_(kāi)結(jié)構(gòu)可以打開(kāi)或關(guān)閉,其靈活性允許它改變空間的屬性。