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1、膜結(jié)構(gòu)與膜材料

膜結(jié)構(gòu)(MembraneStructure),也即張拉膜結(jié)構(gòu)TesionedMembraneStructure),是膜材自身的張拉力和特殊的幾何形狀而構(gòu)成的穩(wěn)定的承力體系。膜只能承受拉力而不能受壓和彎曲,其曲面穩(wěn)定性是依靠互反向的曲率來保,因此需制作成凹凸的空間曲面,故習(xí)慣上又稱空間膜結(jié)構(gòu)。

1917年美國蘭徹斯特建議利用新發(fā)明的電力鼓風(fēng)機將膜布吹脹,作野戰(zhàn)醫(yī)院,但沒有真正成為使用的產(chǎn)品。1946年,一位名為貝爾德的人為美國軍方做了一個直徑15m圓形充氣的雷達罩,由此而衍生出了新的膜結(jié)構(gòu)工業(yè)產(chǎn)業(yè)最受人注目的是1967年Frei0to設(shè)計的加拿大蒙特爾博覽會上的西德館,其以輕質(zhì)透明有機織片作為頂部結(jié)構(gòu),開了膜結(jié)構(gòu)商業(yè)化的先河,1970年日本大販萬國博覽會上一座氣承式膜結(jié)構(gòu)的擬圓形美國館(尺寸140x83.5m),首次采用了聚氯乙PVC)涂層的玻璃纖維織物,這是世界上第一個大跨度的膜結(jié)構(gòu)。以后,膜結(jié)構(gòu)象雨后春筍,迅速發(fā)展。

膜結(jié)構(gòu)的發(fā)展總是和膜材(MembraneMaterial)的進步分不開的,下面先介紹膜材料。膜材的主要特征如下:(1)拉伸性能膜材的拉律性能包括拉強度 (ensionnStrenath)、拉模量ModulusoElasticity)和比Poisson Ratio) 二力學(xué)指標,膜材本身不能受壓也不能抗彎,但具有很高的拉伸強度,所以要使膜結(jié)構(gòu)正常工作就必須引入預(yù)拉力、并形成互反曲面,通常膜材料的拉伸強度都可達100MPa以上,及其撕烈強度、正交異向性、嫌變和松馳、非力學(xué)性質(zhì):安全方面的性質(zhì),如耐久性、防火性能、防雷性能等,非安全方面性

質(zhì),如隔音或音響性能、自潔性能等等

由于膜結(jié)構(gòu)的造型要求和膜材自身特性的原因,膜結(jié)構(gòu)設(shè)計與其它結(jié)構(gòu)有很大的不同,膜結(jié)構(gòu)設(shè)計包括形狀確定("找形”,F(xiàn)ormFinding)、荷載分析(LoadingCaseAnalysis)和裁剪分析(CuttingPattern)等三方面內(nèi)容。


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