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大连膜结构建筑的结构选型分析

大连膜结构建筑的形式分类很多,以开敞膜结构和封闭膜结构两类来阐述结构选型分析。就设计安全而言,一是通过加强构件使之足够牢固,以抵抗变形。但是由于材料性能的限制,对膜结构建筑并不太合适;二是利用构造措施,允许膜面及相连构造有适度的变形,把荷载分散并释放。


大连膜结构建筑的结构选型分析


(1)开敞膜结构

对于开敞膜结构,造型不宜作成“风兜”形状,应考虑可以使空气流动顺畅的形式;除了考虑风压力外,还应该考虑风吸力 (风由下部吹来)。必要的时候司110增加谷索,并以膜面向上飘时的状态为临界状态。


(2)封闭的膜结构

①尽量选取流线型,减少空气流动阻力;尽可能增大所有的膜面与地面的夹角,以有利于雨水的排出;膜结构建筑应有足够的坡度以妥善解决排水和积雪问题,以免引发重大工程事故。通常,膜面的坡度应不低于 1:10。


②避免膜面与支撑结构的刚性连接,用柔性构造层来连接膜面与结构层。如美丽之冠的膜屋面构造。该会展中心平面类似圆形,长轴直径106m,短轴直径92m,建筑总高度 37.20m,屋面为封闭的骨架式索膜结构,屋面的索膜可分为三部分,即 31m 以上的冠顶膜结构,31m 以下的悬索膜结构以及起内外空间分割作用的悬垂膜。


其31m以下的悬索膜结构由上层膜和下层膜两部分组成,采用PTFE1302T2 膜材上层膜采用索支承结构,脊索与主钢架两端固定,中间通过人字形支杆辅助连接,这样膜屋面与钢结构之间就有了一层柔性铺作层。上层膜悬空于钢结构之上,把膜结构的传力由柔一刚变成由柔(膜)一次柔 (索)一刚 (支撑结构)的路径。这种结构方式的选择,不仅充分体现了膜结构的轻盈造型和膜的柔性飘逸,同时可以简化对于支撑结构的结构设计。


这些问题是通过中间的柔性构造层一一悬索进行有效解决的,因此结构形式的选择往往决定膜结构建筑以后的使用可能。

综上所述,建筑师在进行大连膜结构概念设计时,尤其是建设在可能出现恶劣天气的地域,应该通过采取适当的措施,通过对当地具体的自然环境气候进行分析,形成对合理结构系统和材料的选择,来避免膜结构建筑在强风暴雨等恶劣天气下所产生的缺陷,同时为下一步与结构工程师的配合设计工作 (如找形、结构构件选择等) 提供良好的开端。