建筑结构选型18-膜结构课件.pptx

1、2022-9-30 1 概念概念 膜结构(Membrane)是20世纪中期发展起来的一种新型建筑结构形式,是由多种高强薄膜材料(PVC或Teflon)及加强构件(钢架、钢柱或钢索)通过一定方式使其内部产生一定的预张应力以形成某种空间形状,作为覆盖结构,并能承受一定的外荷载作用的一种空间结构形式.，是依靠膜材自身的张拉力和特殊的几何形状而构成的稳定的承力体系。膜只能承受拉力而不能受压和弯曲，其曲面稳定性是依靠互反向的曲率来保障，因此需制作成凹凸的空间曲面，故习惯上又称空间膜结构。2022-9-30 2 膜结构的分类 根据膜结构按结构受力特性大致可分为充气式膜结构、张拉式膜结构（Tension/S

2、uspension membrane structure）、骨架式膜结构（Frame membrane structure，Cable dome membrane structure）、组合式膜结构（Compound membrane structure）等几大类。2022-9-301、造型的艺术性。2、良好的自洁性。3、施工的快捷性。4、较好的经济性。5、结构自重轻，非常适合于建造大跨度空间结构。3 膜结构具有以下优点：膜结构具有以下优点：2022-9-304 膜材介绍膜材介绍膜材料的组成和分类膜材料的组成和分类 膜材就是氟塑料表面涂层与织物布基按照特定的工艺粘合在一起的薄膜材料。常用的氟素

3、材料涂层有PTFE（聚四氟乙烯）、PVDF（聚偏氟乙烯）、PVC（聚氯乙烯）等。织物布基主要用聚酯长丝（涤纶PES）和玻璃纤维有两种。2022-9-30 膜结构建筑中最常用的膜材料有PTFE（聚四氟乙烯）膜材料和PVDF（聚偏氟乙烯）膜材料两种。2022-9-30 PTFE膜材料是指在极细的玻璃纤维编织成的基布上涂覆PTFE（聚四氟乙烯）而形成的复合材料。2022-9-30 PVDF膜材料是指在聚脂纤维编织的基布上涂覆PVC（聚氯乙烯）后再加100%PVDF（聚偏氟乙烯）表面涂层而形成的复合材料。2022-9-30 膜材料的性质膜材料的性质：膜作为继木材、砖石、金属、混凝土膜作为继木材、砖石、

4、金属、混凝土之后的第五代建筑结构材料，具有显著的之后的第五代建筑结构材料，具有显著的自身特性。第一代木材和第三代钢材拉压自身特性。第一代木材和第三代钢材拉压性能均良好，第二代砖石和第四代混凝土性能均良好，第二代砖石和第四代混凝土则只具备良好的抗压能力，作为第五代的则只具备良好的抗压能力，作为第五代的膜材料则只能受拉，没有承压和抗弯曲能膜材料则只能受拉，没有承压和抗弯曲能力，这是膜的最本质的特征。力，这是膜的最本质的特征。2022-9-30（1）拉伸性能）拉伸性能（2）撕裂强度（3）正交异向性（4）蠕变和松弛（5）非力学性质 具体地讲，膜材的主要特征如下：具体地讲，膜材的主要特征如下：2022-

5、9-305 施工工序施工工序 1.基础及承重钢构工程基础及承重钢构工程 2.2.搭设脚手架搭设脚手架 3.3.现场除锈打磨现场除锈打磨 2022-9-304.4.钢结构的拼装钢结构的拼装 5.5.喷刷面漆喷刷面漆 6.6.钢构件吊装钢构件吊装 7.7.膜材吊装膜材吊装 2022-9-308.8.压膜边压膜边 9.9.帽口固定帽口固定 10.10.工程竣工工程竣工 2022-9-306 与膜结合的结构大致有下述几类与膜结合的结构大致有下述几类:纯钢拱形结构纯钢拱形结构混凝土结构主体加钢拱混凝土结构主体加钢拱混凝土主体结构加钢索混凝土主体结构加钢索混凝土主体结构加钢柱混凝土主体结构加钢柱 钢索穹顶

6、钢索穹顶2022-9-307 膜膜 应应 用用 领领 域：域：体育设施：体育场、健身中心、游泳馆、网球 馆、篮球馆等。商业设施：商场、购物中心、大型会展场所、餐厅、酒店（挑檐）等。文化设施：展览中心、剧院、会议厅、博物馆、植物园、水族馆、音乐广场等。交通设施：机场、火车站、公交车站、收费站、码头、加油站、天桥连廊等。工业设施：工厂、仓库、科研中心、处理中心、温室、物流中心等。景观设施：建筑入口、标志性建筑或景观性小品、广场休闲区、海滨娱乐休闲建筑、居住小区、游乐场、步行街、停车场、楼宇屋顶改造更新等。2022-9-30膜结构应用实景膜结构应用实景（1）收费站天棚类）收费站天棚类 2022-9-

7、30（2）运动场馆体育看台类 2022-9-30（3）停车棚类 2022-9-30（4）建筑入口类 2022-9-30（5）景观小品类2022-9-30（6）室内张拉膜 2022-9-30（7）屋面、舞台、剧场 2022-9-30（8）充气膜结构 2022-9-30（9）其他应用实景一览 2022-9-30 膜结构是建筑结构中最新发展起来的一种形式，膜结构是建筑结构中最新发展起来的一种形式，它以性能优良的织物为材料，或是向膜内充气，由空它以性能优良的织物为材料，或是向膜内充气，由空气压力支撑膜面，或是利用柔性钢索或刚性支撑结构气压力支撑膜面，或是利用柔性钢索或刚性支撑结构将面绷紧，从而形成具有

8、一定刚度、能够覆盖大跨度将面绷紧，从而形成具有一定刚度、能够覆盖大跨度空间的结构体系。空间的结构体系。自从上世纪七十年代以来，膜结构在国外已逐渐自从上世纪七十年代以来，膜结构在国外已逐渐应用于体育建筑、商场、展览中心、交通服务设施等应用于体育建筑、商场、展览中心、交通服务设施等大跨度建筑中。膜结构已成为结构设计选型中的一个大跨度建筑中。膜结构已成为结构设计选型中的一个主要方案。主要方案。2022-9-30形状多样形状多样自重轻自重轻抗震性好抗震性好跨度大跨度大充分利用自然光充分利用自然光节能节能自洁性自洁性施工快施工快2022-9-30文化设施展览中心、剧场、博物馆等文化设施展览中心、剧场、博

9、物馆等 体育设施体育馆、游泳馆等体育设施体育馆、游泳馆等商业设施购物中心、酒店、商业街等商业设施购物中心、酒店、商业街等交通设施机场、火车站、收费站、码头等交通设施机场、火车站、收费站、码头等工业设施工厂、温室、物流中心等工业设施工厂、温室、物流中心等景观设施建筑入口、小品、停车场等景观设施建筑入口、小品、停车场等2022-9-30整体张拉膜和索系整体张拉膜和索系支承式：支承式：膜结构的代表膜结构的代表与精华与精华。全名为骨架支撑式全名为骨架支撑式膜结构。由钢结构为承膜结构。由钢结构为承重骨架，在骨架上按设重骨架，在骨架上按设计要求张紧膜材。计要求张紧膜材。张拉膜张拉膜框架膜框架膜2022-9

10、-30全名气膜建筑结构，又称谓充气膜结构。空间密全名气膜建筑结构，又称谓充气膜结构。空间密闭，配置智能和机电控制系统，靠内外气压差保持纤闭，配置智能和机电控制系统，靠内外气压差保持纤维膜的张力形成设计要求的曲面，形成建筑物主体。维膜的张力形成设计要求的曲面，形成建筑物主体。室内无需任何框架或支撑，可轻松长达室内无需任何框架或支撑，可轻松长达120米的建筑米的建筑跨度。跨度。气膜气膜2022-9-301）安全智能）安全智能气膜建筑系统可达到抵御气膜建筑系统可达到抵御150英里英里/小时的飓风和小时的飓风和50磅磅/平方英尺的积雪。平方英尺的积雪。最小设计风速为最小设计风速为80英里英里/小时小时

11、(36米米/秒秒)设计，可有效设计，可有效抵御飓风，保证建筑的安全性。抵御飓风，保证建筑的安全性。柔性的材料，没有受弯、受扭和受压的构件，在抗柔性的材料，没有受弯、受扭和受压的构件，在抗风、抗震、温度变形、沉降变形等表现优异，并有风、抗震、温度变形、沉降变形等表现优异，并有效地吸收风荷与震波加速度。效地吸收风荷与震波加速度。四、气膜建筑的优势特点四、气膜建筑的优势特点2022-9-302）保温隔热）保温隔热 在外膜和内衬之间填充玻璃纤维保温棉，防寒在外膜和内衬之间填充玻璃纤维保温棉，防寒隔热，空调暖气能耗仅为传统建筑的隔热，空调暖气能耗仅为传统建筑的1/10-1/4，总体，总体节能节能75%以

12、上，使建筑能耗降低，改善建筑内部隔以上，使建筑能耗降低，改善建筑内部隔音效果，提供舒适的恒温恒湿的环境。音效果，提供舒适的恒温恒湿的环境。2022-9-303）经济适用）经济适用 现场施工时间不超过一周，是最节省现场施工管现场施工时间不超过一周，是最节省现场施工管理的建筑形式。理的建筑形式。保证保证3030年的正常运营。年的正常运营。可迁移可迁移，并可在异地多次重复安装充气重复利用并可在异地多次重复安装充气重复利用。还可以在原有长度的基础上加长。还可以在原有长度的基础上加长。2022-9-304）舒适性高）舒适性高 微风送风系统，室内超静气流，恒温恒湿。微风送风系统，室内超静气流，恒温恒湿。室

13、内自然采光，漫射光照度均匀，效果优良且节室内自然采光，漫射光照度均匀，效果优良且节约能耗。约能耗。每小时每小时6-166-16次的通风次数保证室内空气的新鲜。次的通风次数保证室内空气的新鲜。双层膜材设计静止空气空间隔离层双层膜材设计静止空气空间隔离层,改善内部的改善内部的音响效果。多种颜色选择，利用内部两种颜色内音响效果。多种颜色选择，利用内部两种颜色内膜形成色彩对比。膜形成色彩对比。2022-9-30 内部无梁无柱，最大跨度可达内部无梁无柱，最大跨度可达120米，最大高度米，最大高度可达可达50米。米。自重轻每平米自重不超过自重轻每平米自重不超过5公斤，相当于轻钢结公斤，相当于轻钢结构屋面自

14、重的构屋面自重的1/45。5）内部净空大、自重小）内部净空大、自重小2022-9-30深圳东部华侨城大侠谷儿童乐园是中国首个气深圳东部华侨城大侠谷儿童乐园是中国首个气膜结构室内儿童乐园膜结构室内儿童乐园,项目已于项目已于20082008年年7 7月底峻工月底峻工,该乐园内有旋转木马、青蛙跳和恐龙跳等多项儿童该乐园内有旋转木马、青蛙跳和恐龙跳等多项儿童游乐设施，采用先进的充气膜建筑，充份体现了其游乐设施，采用先进的充气膜建筑，充份体现了其高跨比，大空间无梁柱，自重轻等多种特点。高跨比，大空间无梁柱，自重轻等多种特点。2022-9-30朝阳体育馆网球中心朝阳体育馆网球中心2022-9-30张拉膜结

15、构张拉膜结构膜结构膜结构(Membrane Structure)2022-9-30膜 结 构Membrane structures1.充气膜结构 Pneumatic Structures（1）气承式膜结构Air-Supported Membrane Structures（2）气囊式膜结构Air-Inflated Membrane Structures2.张拉式膜结构 Tensioned Membrane Structures 3.骨架支承式膜结构 Frame-Supported Membrane Structures4.“索穹顶”预应力空间索系及薄膜覆盖 “Cable Dome”-Membra

16、ne supported on Pre-stressed spatial cable system.2022-9-30膜 材 Membrane Material对膜材的基本性能要求：Quality Requirement to Membrane Material:力学性能：Mechanical properties 耐久性：Durability自洁性：Self-Cleaning Property 透光性：Light-Penetration 防水性：Water-Resistancy 耐火性：Fire-Resistancy 工艺性要求：Technical Properties of Membran

17、e2022-9-30目前常用的两类膜材：Two Types of Common Used Membrane Material1.玻璃纤维结构(Glass Fabric)聚四氟乙烯(PTFE)涂层 永久性膜材2.聚酯纤维结构(Polyester Fabric)聚氯乙烯(PVC)涂层 聚偏氟乙烯(PVDF)面层半永久性膜材膜 材 Membrane Material2022-9-30广岛巨浪馆 The Big Wave (1989,Hiroshima)2022-9-301970大阪博览会富士集团展馆 The Fuji Exhibition Hall (1970,Osaka)2022-9-30长沙世界

18、之窗 A Theater in Changsha,China2022-9-30威海体育场 The Weihai Stadium,China2022-9-30日本秋田“天穹”“Sky Dome”,Akita Japan3.骨架支承式膜结构 Frame-Supported Membrane Structures2022-9-30上海八万人体育场 The Shanghai Stadium2022-9-30 圣彼特斯堡“雷声穹顶”Thunder Dome,st.Petersburg,Florida4.索穹顶 Cable Dome2022-9-30 索穹顶结构示意图 The Sketch of“Cabl

19、e Dome”2022-9-30亚特兰大体育馆(佐治亚穹顶)Georgia Dome,Atlanta,Georgia2022-9-30亚特兰大体育馆(佐治亚穹顶)Georgia Dome,Atlanta,Georgia2022-9-30 索穹顶结构示意图 The Sketch of“Cable Dome”2022-9-30千 年 穹 顶 Millennium Dome2022-9-30结构示意图 Structural Sketch of the Dome2022-9-30可开启式膜结构Retractable Membrane Structure海洋穹顶Ocean Dome,Japan2022-

20、9-30海洋穹顶Ocean Dome,Japan2022-9-30蒙特利尔体育场 Montreal Olympic Stadium2022-9-30膜结构(Membrane Structure)膜结构用于过街桥膜结构用于过街桥2022-9-30膜结构(Membrane Structure)膜结构用于法国卡巴里奥收费站。长膜结构用于法国卡巴里奥收费站。长152m152m，最宽，最宽32m32m，4 4个个35m35m高圆锥形桅杆支撑。高圆锥形桅杆支撑。19991999年获国际织年获国际织物工业协会组织的成就奖。物工业协会组织的成就奖。2022-9-30膜结构(Membrane Structure

21、)气撑式膜建筑，依靠送风系统气撑式膜建筑，依靠送风系统向室内充气，顶升膜面构成屋向室内充气，顶升膜面构成屋盖空间。盖空间。2022-9-30膜结构(Membrane Structure)美国依阿华州综合体育馆。美国依阿华州综合体育馆。盖格公司设计的气撑式膜盖格公司设计的气撑式膜结构。结构。2022-9-30膜结构(Membrane Structure)日本日本 东京棒球馆东京棒球馆 充气式索膜结构充气式索膜结构.2022-9-30膜结构(Membrane Structure)香港大球场（中国），容纳香港大球场（中国），容纳4 4万观众，获万观众，获19951995年美国建筑师协会奖年美国建筑师

22、协会奖2022-9-30膜结构(Membrane Structure)纵向用240m跨度，顶部标高55m的拱形骨架支撑屋顶前沿 拱形骨架有12度的倾角，其截面为3.5m见方 2022-9-30膜结构(Membrane Structure)剖面2022-9-30膜结构(Membrane Structure)每块1600m2的膜材，跨3组桁架。这些膜材周边压紧，在桁架间用一直径为80mm的谷索压住。膜本身施加有5100N的双向预张力2022-9-30膜结构(Membrane Structure)屋顶仰视2022-9-30膜结构(Membrane Structure)深圳华侨城东区超市步行街2022

23、-9-30膜结构(Membrane Structure)青岛颐中体育场 2022-9-30膜结构(Membrane Structure)柔性内环由四根直径90的平行钢丝索组成，内环梁与脊索的连接采用索夹 2022-9-30膜结构(Membrane Structure)长轴弧形段为斜拉索支撑，短轴平行段为钢桁架支撑。采用钢桁架撑的目的主要解决体育场内照明灯具的固定及维修的钢马道的固定 2022-9-30膜结构(Membrane Structure)膜锥单元由脊索、谷索、边索等组成2022-9-302022-9-30膜结构(Membrane Structure)2022-9-30树立质量法制观念、

24、提高全员质量意识。22.9.3022.9.30Friday,September 30,2022人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。0:28:460:28:460:289/30/2022 12:28:46 AM安全象只弓，不拉它就松，要想保安全，常把弓弦绷。22.9.300:28:460:28Sep-2230-Sep-22加强交通建设管理，确保工程建设质量。0:28:460:28:460:28Friday,September 30,2022安全在于心细，事故出在麻痹。22.9.3022.9.300:28:460:28:46September 30,2022踏实肯干，努力奋斗。2022年9月30日上午

25、12时28分22.9.3022.9.30追求至善凭技术开拓市场，凭管理增创效益，凭服务树立形象。2022年9月30日星期五上午12时28分46秒0:28:4622.9.30严格把控质量关，让生产更加有保障。2022年9月上午12时28分22.9.300:28September 30,2022作业标准记得牢，驾轻就熟除烦恼。2022年9月30日星期五0时28分46秒0:28:4630 September 2022好的事情马上就会到来，一切都是最好的安排。上午12时28分46秒上午12时28分0:28:4622.9.30专注今天，好好努力，剩下的交给时间。22.9.3022.9.300:280:28:460:28:46Sep-22牢记安全之责，善谋安全之策，力务安全之实。2022年9月30日星期五0时28分46秒Friday,September 30,2022相信相信得力量。22.9.302022年9月30日星期五0时28分46秒22.9.30谢谢大家！谢谢大家！