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不同类型张拉式膜结构出入口的布设

  膜材料通过支撑骨架进行预应力,膜材料和骨架一起受力,形成一个完整的张力集成系统,根据膜结构出入口的形状和结构,可分为单元张拉式、桅杆斜拉式和索穹顶式。张拉式膜结构是膜结构发展中相当具代表性的一种形式,它可以整全发挥钢索的强度和整体结构的空间张拉作用,整全发挥各种材料的结构效率,这是膜结构应用的一个重要进展。

  (1)单元张拉膜结构:

  这是一个空间结构单元,由柱和索支撑膜材料并对其施加预应力形成。根据支撑骨架对膜材料施加预应力的不同方式,形成了双曲面鞍形膜和锥形帐篷膜。电缆主要分布在膜的边缘、脊线和谷线,薄膜材料整体张紧,是主要的承载单元,双曲鞍形膜是一种四边形膜材料,两组对角线点之间的高度差不同,当四个角张拉时,可以形成双曲抛物面的空间形状。锥形帐篷膜采用中心支撑杆悬挂吊环,膜材固定在吊环与地面锚索之间形成环形锥体,顶部吊环悬挂在外檐杆或钢索上,可形成通畅的内部环境。这两种膜面在设计中往往以小单元的形式成组布置,通过不同的设计组合,形成丰富多变的膜结构出入口形式和空间。

  (2)桅杆斜拉式张拉膜结构:

  与悬挂结构类似,膜支架由钢缆从已架设的高桅杆顶部或直接从外部向上拉动。这种方法的特点是,室内可以形成一个没有立柱的大空间,但室外安装的桅杆和电缆占用了一个大的外部场地。

  (3)索穹顶张拉膜结构:

  这是近年来新开发的一种结构效率高的张力集成系统,是膜结构体系的一大进步。索膜穹顶由索网和膜材料组合而成,整体张拉-穹顶由一直处于张拉状态的索段组成。屋面采用膜材作为屋面,通过预应力将膜材、钢索和少量钢筋连接起来。其形状与穹顶相似,主要构件为钢索。由于除少数压杆外,整个结构处于受拉状态,钢索的强度得以整全发挥。只要能够规避柔性结构可能出现的结构松弛,就可以保障膜结构出入口整体结构的稳定性。