一級注冊結(jié)構(gòu)工程師報考指南-資料下載頁
2024-10-25 05:40本頁面
【正文】 結(jié)構(gòu)設(shè)計膜結(jié)構(gòu)作為一種現(xiàn)代化的工程結(jié)構(gòu)，顯示了當(dāng)今建筑技術(shù)、建筑材料與建筑科學(xué)的發(fā)展水平，因其簡潔、優(yōu)美的曲面造型和卓越的光學(xué)、力學(xué)、保溫、耐火、防水、自潔等性能，被譽(yù)為二十一世紀(jì)的建筑。，膜結(jié)構(gòu)必將在建筑結(jié)構(gòu)中占有越來越重要的地位。膜結(jié)構(gòu)在發(fā)達(dá)國家應(yīng)用已有50年的歷史，發(fā)展勢頭強(qiáng)勁。而在我國，膜結(jié)構(gòu)的理論和實(shí)踐則起步相對較晚。目前國內(nèi)已建成的大型膜結(jié)構(gòu)，如上海八萬人體育館屋頂膜結(jié)構(gòu)等，主要由國外公司設(shè)計制作，膜材全部選用進(jìn)口材料。因此，學(xué)習(xí)并引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)，開發(fā)生產(chǎn)我國自己的膜材，解決設(shè)計中存在的問題。相信膜結(jié)構(gòu)在中國也將會得到越來越多的應(yīng)用。膜結(jié)構(gòu)的突出特點(diǎn)之一就是它形狀的多樣性，曲面存在著無限的可能性。對于氣承式空氣膜結(jié)構(gòu)來說，充氣之后的曲面主要是圓球面或圓柱面，可能沒有太多的選擇余地。而對于以索或骨架支承的膜結(jié)構(gòu)，其曲面就可以隨著建筑師的想象力而任意變化。膜結(jié)構(gòu)形狀的千變?nèi)f化突出地表現(xiàn)在歷年各國舉行的博覽會上。在這些博覽會上，大大小小的展覽館，無不以新穎奇特的造型來吸引觀眾，而膜結(jié)構(gòu)就能用來達(dá)到這樣的目的。在眾多的展覽館中膜結(jié)構(gòu)尤為奪目，有的以鋼梁與索組成的骨架支承扁平的凹凸屋面，有的以高聳的桅桿懸掛銀白色的屋面。有的以中央塔架懸吊多個尖頂帳篷，夜晚通過燈光的反射宛如燃燒的火焰。其他象在候車亭、電話亭、走廊、廁所上也都出現(xiàn)了用膜材構(gòu)成形式各異的建筑小品，蔚為大觀。就形狀而言，對建筑師說來是至關(guān)重要的。采用一般結(jié)構(gòu)的建筑物，其形狀往往是先由建筑師確定。膜結(jié)構(gòu)則不同，首先它的變形比一般結(jié)構(gòu)要大一些，其次它的形狀是在施工過程中逐步形成的，有一個形狀確定的問題，需要結(jié)構(gòu)工程師的參與。要確定在初始荷載下結(jié)構(gòu)的初始形狀，即結(jié)構(gòu)體系在膜自重（有時還有索）與預(yù)應(yīng)力作用下的平衡位置。在初步設(shè)計階段，先按建筑要求設(shè)定大致的幾何外形，然后對膜面施加預(yù)應(yīng)力使之承受張力，其形狀也相應(yīng)改變，經(jīng)過不斷調(diào)整預(yù)應(yīng)力，最后就可得到理想的幾何外形和應(yīng)力分布狀態(tài)。在這點(diǎn)上，懸索結(jié)構(gòu)中的索網(wǎng)與膜結(jié)構(gòu)一樣也有形狀確定問題由于在小比例模型上測量的誤差尚不足以保證曲面幾何形的正確性，故對足尺的建筑外形只能起參考作用。但這還不失為一種有效的手段，能為設(shè)計者提供一個直觀的形象。隨著計算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，膜結(jié)構(gòu)的形狀就更多地依靠計算機(jī)來確定。在膜結(jié)構(gòu)設(shè)計理論中還出現(xiàn)了專門的研究課題——“找形”。為了尋求合理的幾何外形，這個過程通過計算機(jī)的幾次迭代，就可確定膜結(jié)構(gòu)的初始形狀。膜結(jié)構(gòu)設(shè)計打破了傳統(tǒng)的“先建筑、后結(jié)構(gòu)”做法，要求建筑設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計緊密結(jié)合。在設(shè)計過程中，建筑師和結(jié)構(gòu)工程師要坐在一起確定建筑物的形狀，并進(jìn)行必要的計算分析。這時，所設(shè)計建筑物的平面形狀、立面要求、支點(diǎn)設(shè)置、材料類型和預(yù)應(yīng)力大小都將成為互相制約的因素，一個完美的設(shè)計也就是上述矛盾統(tǒng)一的結(jié)果。膜材屋面以什么支承，始終是膜結(jié)構(gòu)設(shè)計中有待于探索的問題。也許當(dāng)初是從氣球或橡皮艇受到的啟發(fā)，人們考慮以空氣為支承，就是向氣密性好的膜材所覆蓋的空間注入空氣，利用內(nèi)外空氣的壓力差使膜材受拉，結(jié)構(gòu)就具有一定的剛度來承重。膜材也完全可以支承在平面或空間結(jié)構(gòu)上，如拱、網(wǎng)殼等，其材料可選用鋼、木或鋁合金。在建筑業(yè)高速發(fā)達(dá)和人們對建筑造型多樣化需求的今天，隨著人們對建筑美學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、精細(xì)化工、材料科學(xué)與計算機(jī)科學(xué)的發(fā)展為一體的高科技工程，膜結(jié)構(gòu)必將在建筑結(jié)構(gòu)中占有越來越重要的地位。
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