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膜結(jié)構建筑及其組成部分的定義和特性

時期:2024-08-12 09:07:21 點擊數(shù):0

膜結(jié)構建筑及其組成部分的定義和特性:


1. 膜結(jié)構 (Membrane Structure)

膜結(jié)構是一種使用高強度、輕質(zhì)且柔性的膜材作為主要承重和覆蓋材料的建筑形式。它不僅具有優(yōu)美的外觀,還因其輕量化和良好的透光性而受到青睞。膜結(jié)構廣泛應用于體育場館、展覽館、遮陽設施、停車棚等領域。


2. 基材 (Substrate)

基材是膜材的基礎部分,通常由玻璃纖維或聚酯纖維等高強度、耐腐蝕的纖維材料織成。這些纖維材料通過特定的編織工藝形成高強度、穩(wěn)定的織物,為后續(xù)的涂層處理提供堅實的支撐。


3. 涂層 (Coating)

涂層是涂敷在基材表面的一層聚合物,主要起保護基材免受外界環(huán)境(如紫外線、酸堿等)侵蝕的作用。同時,涂層還能增強膜材的力學性能,如抗拉強度、抗撕裂強度等。


4. 面層 (Top Coating)

面層是膜材表面的附加層,通常具有優(yōu)異的耐候性和自潔性。它能夠有效抵抗紫外線的輻射,保護膜材不受損害。同時,面層的光滑表面使得雨水、灰塵等污物易于清洗,保持膜材的清潔和美觀。


5. 膜材 (Membrane Material)

膜材是由基材和聚合物涂層共同構成的涂層織物,或由高分子聚合物制成的薄膜。它結(jié)合了基材的強度和涂層的保護性,成為膜結(jié)構建筑的核心材料。


6. 拉索 (Tension Cable)

拉索是膜結(jié)構中的關鍵受力構件,通過施加一定的預張力來支撐和穩(wěn)定膜材。拉索材料多樣,包括鋼絲束、鋼絞線、鋼絲繩等鋼索以及非金屬纜繩等。它們根據(jù)設計要求被精確布置在膜結(jié)構的不同位置,確保膜材的形態(tài)穩(wěn)定和整體安全。


7. 膜片 (Membrane Panel)

膜片是對膜材進行裁剪后形成的單塊膜。在膜結(jié)構施工過程中,膜片會根據(jù)設計圖紙進行裁剪和拼接,最終形成所需的膜面形狀。膜片的裁剪和拼接精度對膜結(jié)構的整體質(zhì)量和外觀效果具有重要影響。


8. 熱合 (Hot Sealing)

熱合是一種將相鄰膜片搭接部分壓接在一起的連接方法。它通過加熱熔化膜材的表面涂層(對于G類、P類膜材)或膜材本身(對于E類膜材),使搭接部分在冷卻后形成牢固的連接。熱合連接具有強度高、密封性好等優(yōu)點,是膜結(jié)構建筑中常用的連接方式之一。


9. 膜單元 (Membrane Element)

膜單元是由多個膜片通過熱合或其他連接方式連接而成的整體結(jié)構單元。在膜結(jié)構中,膜單元通常由柔性邊界(如索網(wǎng))或剛性邊界(如鋼結(jié)構)圍起,形成整塊膜面。膜單元的設計和施工需要充分考慮結(jié)構力學、材料性能以及環(huán)境條件等因素,以確保膜結(jié)構的整體穩(wěn)定性和耐久性。


10. 膜單元名義尺度 (Nominal Size of Membrane Element)

膜單元名義尺度是指在分析和設計過程中,為了確定各膜單元內(nèi)膜面相對法向位移而采用的一種標準化或基準化的膜單元尺度。對于三角形膜單元,它通常定義為最小邊長的2/3,這有助于在模擬和計算中簡化模型并統(tǒng)一標準。對于四邊形膜單元,則定義為通過最大位移點的最小跨度,這同樣是為了在模擬中更準確地反映膜面的變形特性。


11. 預張力 (Pretension Force)

預張力是指在膜結(jié)構安裝和調(diào)試過程中,通過機械或其他方法預先施加于拉索或膜單元上的力。這種力使得膜材在承受外部荷載之前即處于緊繃狀態(tài),從而提高了膜結(jié)構的整體剛度和穩(wěn)定性。預張力的精確控制是膜結(jié)構設計和施工中的關鍵環(huán)節(jié)之一。


12. 初始形態(tài) (Initial State of Form)

初始形態(tài)是指膜結(jié)構在預應力施加完畢并達到自平衡狀態(tài)時的形態(tài)。這是膜結(jié)構設計的一個重要目標,因為它直接影響到膜結(jié)構的外觀、性能和安全性。在初始形態(tài)下,膜材的應力分布均勻且合理,能夠確保膜結(jié)構在承受外部荷載時保持穩(wěn)定。


13. 最大工作內(nèi)壓 (Maximum Operating Pressure)

最大工作內(nèi)壓是指空氣支承式膜結(jié)構在極端天氣條件下所使用的最大充氣壓力值。這個值是根據(jù)膜結(jié)構的強度、穩(wěn)定性和安全性要求來確定的,以確保在極端條件下膜結(jié)構不會因內(nèi)部壓力過大而損壞或失效。


14. 最小工作內(nèi)壓 (Minimum Operating Pressure)

最小工作內(nèi)壓是指空氣支承式膜結(jié)構保持結(jié)構體系穩(wěn)定性所需的最小充氣壓力值。當膜結(jié)構內(nèi)部壓力低于這個值時,膜結(jié)構的穩(wěn)定性和形狀可能會受到影響,甚至可能導致結(jié)構失效。因此,在膜結(jié)構的運營過程中,需要嚴格控制內(nèi)部壓力不低于這個最小值。


15. 正常工作內(nèi)壓 (Normal Operating Pressure)

正常工作內(nèi)壓是指空氣支承式膜結(jié)構在正常使用時的充氣壓力值。這個值通常介于最小工作內(nèi)壓和最大工作內(nèi)壓之間,以確保膜結(jié)構在正常使用條件下具有足夠的穩(wěn)定性和安全性。同時,正常工作內(nèi)壓也是膜結(jié)構設計和運營中需要考慮的一個重要參數(shù)。


16. 第一屈服點 (First Yield Point) 和 第二屈服點 (Second Yield Point)

在材料力學中,屈服點是指材料在受到外力作用時開始發(fā)生明顯塑性變形的點。對于某些金屬材料來說,它們可能具有兩個屈服點:第一屈服點和第二屈服點。第一屈服點是材料在初次加載時開始發(fā)生明顯塑性變形的點;而第二屈服點則是在卸載后重新加載時再次發(fā)生明顯塑性變形的點(如果存在的話)。這兩個屈服點對于評估材料的力學性能和選擇合適的材料用于膜結(jié)構的設計具有重要意義。然而,在膜結(jié)構設計中,通常更關注膜材的抗拉強度、彈性模量等參數(shù),而較少直接涉及屈服點的概念。


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