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多种多样的景观膜结构形态之设计分析

  张拉式景观膜结构的形态多种多样,可以提供改进建筑空间质量的较大灵活性。膜建筑的找形过程是充分理解其结构形式之后的创作。

  找形过程的初步是确定出整个膜面所要覆盖的区域,以及使膜面处于平衡状态时的内外支承点和边界条件。不同的边界设置可以得到不同形状的膜表面,不同的内支撑和边界布置可以得到不同形状的膜表面。边界刚度和柔度的微小变化也会改变膜的表面形貌。

  膜面的曲率保持了张拉膜结构的稳定性和刚度。曲率半径越大,膜面内力也越大,该结论对索也同样适用。膜面的曲率越大,荷载引起的膜面应力增加就越小。膜面应力越小结构自重越小。另外由于大面积平坦曲面对风致颤振比较敏锐,在风荷载、雪荷载的作用下其曲面的变形较大,故应予以避免。积雪、积水均会给膜面构成损坏,或者还能引起结构的坍塌,须予以避免。

  景观膜结构具有的三维连续双曲特性使其设计无法只依靠纸笔进行。为了研究膜结构的外观形状,控制其覆盖空间的造型,以及确定其计算分析与裁剪下料所需要的准确几何形状,均需要借助三维立体的模型。物理模型和计算机模型在设计时各自发挥着不同的作用,且都是相当重要的。

  制作简单的物理模型具有与用铅笔绘制设计草图同样重要的基础性位置。欲从事设计、建造薄膜结构的人均应具有制作物理模型的经验。

  物理模型可以加强我们对双曲膜面张力平衡状态的理解,它还有益于设计者切实休验室内封闭空间的品质,而这是二维模型所无法提供的。改变景观膜结构的边界条件,观察由之引起的几何形态的改变,并观察其改变后的建筑成果,可以使建筑形体的创作越加具有连贯性。皂膜、纵物模型及利用弹簧制作的机械模型都是可供选择的有益方法。