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膜结构有哪些常见的形态

  膜结构是一种新型的建筑形式,膜结构有哪些常见的形态呢?在日常生活中看到的膜结构大都是棚式形状,其实膜结构的形态有很多种,包括鞍形、拱支式、脊谷式和伞形这四种基本形状。
  1、鞍形:鞍形曲面由四个不共面的角点和连接角点的边缘构件围合而成,是典型的互反曲面形式。在这四个角点中,通常有两个对角点为高点(HP),另两个为低点(LP)。鞍形膜结构的边缘构件可以是混凝土梁或空间钢桁架,即形成所谓的刚性边界;也可以采用边索,通过对其施加较大的预张力形成柔性边界。由于柔性边界可以较好地适应膜面的变形,避免膜面在安装和受荷过程中出现褶皱,因而较为常用。
  2、拱支式:拱支式膜结构以拱为膜材提供连续的支承点,结构平面多为圆形或近似椭圆形。当跨度较大时,常在中间拱与下部边缘构件之间布置正交索网。
  3、脊谷式:脊谷式膜结构是在两高点之间布置相互平行的脊索、在两低点之间布置谷索,高低相间,曲面呈波浪形;脊索和谷索之间的膜面形成负高斯曲率曲面。当结构跨度较大或荷载较大时,还可在脊索和谷索之间适当布置一些横向的加强索。脊谷式膜结构的结构平面多呈矩形。
  4、伞形:伞形膜结构也是常见的张拉膜结构形式之一。这种结构形式的特点在于,膜单元的周边相对位置较低,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实现;整个膜面呈锥形。为了避免在高点附近的膜材内部应力过大,当膜单元跨度较大时,可在高点和边界支承点之间设置脊索,以改变结构内部的传力路径,避免膜材出现应力集中。伞形曲面还可以倒置应用于工程中。
  虽然膜结构这四种基本形式的造型各不相同,但都要通过刚性支承构件或连接件在膜面内形成一系列的高点和低点,互反曲面的边界不会位于同一平面内。在实际设计中就可以根据支承构件的形式(桅杆、拱或吊环)及其对膜的支承方式来选取适当的膜结构造型形式。
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