5.9索膜结构

5.9索—膜结构建筑一、索结构由一系列受拉的直线形或曲线形索及相应构件所组成的承重结构。索一般为钢绞线、钢丝束，通过锚具固定在支承结构上，通过索的拉伸抵抗荷载。1958年建成的美国耶鲁大学溜冰馆是典型的组合悬索结构。屋盖结构由沿建筑物纵向轴竖立的中央钢筋混凝土平面大拱和两侧的两片预应力索网组成。曲面屋盖造型极为美观，外形有些象一只古怪的海龟似的甲壳动物。中央大拱的跨度近100m.两片索网的承重索高端锚挂在钢筋混凝土大拱上。另一端锚挂在纵向曲墙顶端的钢筋混凝土曲梁上。美国耶鲁大学溜冰馆入口处大拱与曲梁的轴线均为平面抛物线。北京工人体育馆建于1961年，是我国悬索结构的代表作。屋盖形如自行车轮，圆形屋盖采用车幅式双层悬索体系，直径达94m。图2二、索－膜结构景观雕塑（一）索－膜结构的概念索－膜结构是以膜材为主体并与钢结构及钢索共同组成的全新结构体系。并于二十世纪后期成为国际上大跨度空间建筑及景观建筑的主要形式之一，具有强烈的时代感和代表性。（二）发展概况1917年有一位名为兰彻斯特（FederickW.Lanchester)的美国人建议利用新发明的电力鼓风机将膜布吹胀,作野战医院。这只是一种构思，而没有真正正成为使用的产品。美国军方做了一个直径15m圆形充气的雷达罩（Radome)，可以保护雷达不受气候侵袭,又可让电波无阻的通过，从而使相隔了19年的专利付诸实用。设计理念的起源1960年间，德国斯图加特大学的井赖.奥托先生（FreiOtto），对膜节构深入研究，并同帐篷制造厂商合作，做了一些帐篷式膜结构和钢索结构，其中最受人注目的是1967年在蒙特利尔博览会的西德馆，其后在欧洲，尤其是德国，开拓了膜结构商业化的先河。1968年，美国纽约的建筑师布罗（DavisBrody)和哥伦比亚的大卫.盖格教授合力争取到了日本大阪世界博览会美国馆的设计权。1970大阪万国博览会美国馆——采用气承式膜结构，PVC膜材，140mX83.5m，大跨度膜结构1膜极薄且轻，节省能源膜材料非常薄，从几分之一毫米到一毫米，重量轻，最重只有1.5Kg/m2，并且在给定的几何空间里只占最小的体积，因此，使用的资源被降至最小，在保证基本功能的前提下保证了最小的能源消耗。膜结构的技术特点2建造工期短，适用于展览馆、广场等公共建筑膜结构具有轻质高强的特点和优势，建造工期比传统建筑明显缩短，因此，膜结构成为展览馆等建筑的理想结构体系之一，随着大量膜工程项目的投入使用，如体育场馆和舞台的顶篷，体现了无支撑建筑的视觉优势。3形状变化多样，建筑和结构的相互协调膜结构的突出特点就是它形状的多样性，曲面存在着无限的可能性。以索或骨架支承的膜结构，其曲面就可以随着建筑师的想象力而任意变化。膜材的形状和受力是相关的，要从覆盖织物的角度去设计膜，考虑遮盖物和建筑骨架的关系，实现建筑和结构的协调，形状和力量的统一。膜结构建筑中最常用的膜材料为PTFE、PVDF、PVC三种膜材，它们均具有较好的抗火性能、透光性强、寿命长、抗蠕变、可回收等技术特点。膜结构中的膜材特氟隆PTFE膜材结构PTFE膜材大屋顶双色聚氯乙稀PVC膜材返回索－膜结构的发展在世界许多国家，索膜建筑无论在工程界还是在科研领域都处于热潮中。索膜建筑功能的多样化和使用领域的不断扩展，结构跨度或高度不断增大，使索膜结构体系成为标志性建筑。由于材料科学的迅速发展，新的优质的建筑膜材不断出现，再加上膜结构特有的柔顺的曲面、广阔的空间、半透明的室内环境，使得膜结构具有广阔的发展前景，将是２１世纪空间结构发展的主流。（三）膜节构主要类型气承式索—膜结构在薄膜覆盖的空间内充气，利用内外气差来承受荷载，并与钢索共同形成结构。1970年建成的日本大阪万国博览会美国馆采用气承式膜结构（临时建筑）是第一个现代意义的大跨度膜结构。同时参展的富士馆采用了气肋式膜结构。钢索－气承膜东京巨蛋——东京后乐园棒球场1988年建成的日本东京后乐园棒球场屋盖是钢索与气承膜组成的索膜结构。该建筑是日本最大的室内体育场，地下两层，地上6层，屋盖直径201m.屋盖用双层聚四氟乙烯玻璃纤维布制成，外膜厚0.8mm，内膜厚0.35mm，薄膜是用28根直径为80mm、间距为8.5m双向正交配置的钢索支撑。屋顶总重406吨，面积28000平方米，平均每平方米重12.5kg,是日本最轻的屋顶。张拉式索—膜结构是将索或膜张紧在刚性或柔性边缘构件上，或通过特殊构造的悬挂或支承在若干独立支点上，通过张拉建立预应力，并获得确定的形状。深圳大梅沙海滨浴场索膜结构建筑，索膜覆盖面积为３５００平方米，钢索材料全都是国产。索膜建筑具有一种曲线美，远远看去，就像一只凌空欲飞的大白鸽。该体育场外径288m，看台挑蓬由24个连在一起的形状相同的单支柱帐篷式索膜结构单元组成。1985年建成的沙特阿拉伯利雅得体育场是张拉式索膜结构。沙特利雅德体育场看台张拉式膜结构挑蓬上海八万人体育场，1997年建成。看台挑蓬为大型钢管空间结构，由64榀大悬挑主桁架和2-4道环向次桁架组成。屋面为钢骨架支承的膜结构。膜采用的是进口高技术材料（sheerfill)意大利凡纳弗罗市辛科工程集团新M￡G研究实验室。这座建筑物实际上是一个可伸缩的“帐篷”2002年6月1日至6月30日，韩国和日本将联合主办世界杯的各场比赛，届时将有32个国家参加，全部比赛共计64场。韩国2002年世界杯体育场馆日本2002年世界杯体育场馆伦敦千嬉穹顶（MillenniumDome)是英国政府为迎接21世纪而兴建的标志性建筑，位于伦敦东部泰晤士河畔的格林威治半岛上。该建筑是大型综合性展览建筑。穹顶直径320m，有12根穿出屋面高达100m的桅杆，屋盖采用圆球形的张力膜结构，膜面支承在72根辐射状的钢索上。青岛市颐中体育中心索膜建筑设计索膜建筑将是２１世纪空间结构发展的主流索膜建筑设计方案实质上同时是索膜结构体系方案，因此要求从事索膜建筑设计的建筑师了解索膜结构技术并能熟练地将其运用到建筑设计中。目前索膜建筑在世界上得到了广泛应用。它采用先进的预张力结构技术与轻质膜材料，其形式具有极高的艺术感染力，是建筑艺术与结构形式的完美结合。