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剖析充气式与骨架式膜结构看台的设计

  我们知道,膜结构看台按其组成可分为三种形式:充气式、骨架式以及张力式,本文我们先了解的是前两种形式:

  一、充气膜结构:

  利用气压实现顶膜材料的张紧,根据施加气压的方式不同,分为气肋式和气浮式。空气肋型是由封闭的充气肋梁组成的结构应力骨架,其上覆盖有包络膜材料;气浮式以建筑物覆盖的整个空间为充气仓,依靠气压和供气系统对室内空气进行充气,保持适当的室内正压,以满足顶升膜材和保持形状张紧的需要,并在膜表面设置交叉电缆,以制约其变形。

  以往的室内环境为气压,但其跨度受压力和气肋厚度的制约,一般小于30m。后一种方法可以从根本上克服传统结构在实现无支撑大跨度建筑时遇到的困难,可以创作出较大的无障碍视觉空间。然而,这种结构基于不间断的机械操作,运行维护成本高,此外,在跨度较大的情况下,往往采用低矢跨比的形态设计,相对平坦的膜面容易因暴雨或暴风雪引起的变形而产生积水或降雪,导致结构损坏。80年代以后,充气式膜结构看台的使用逐渐减少。

  二、骨架膜结构:

  主体结构由刚性骨架组成,膜材料用作覆盖材料,变形后,参与承受外部荷载,并将其传递给主体结构。在这里,膜材料不是主要的结构构件,而是替代传统屋顶围护结构材料的围护结构构件。刚架多采用成熟的大跨度结构技术形式,如网架、桁架、刚架等。该类型广泛应用于长悬臂体育场膜结构看台的屋面围护,该封闭系统具有结构形式稳定、自重轻的特点,它也可以根据需要设计成可移动的屋顶。