膜結(jié)構(gòu)建筑有很多的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，很多的地方用的建筑都是由膜結(jié)構(gòu)搭建而成，都是可以通過(guò)電腦進(jìn)行設(shè)計(jì)和外觀更改的，它具體能制作出什么樣的形狀呢?今天就和大家講述一下關(guān)于膜結(jié)構(gòu)建筑的相關(guān)知識(shí)。
膜結(jié)構(gòu)的突出特點(diǎn)之一就是它形狀的多樣性，曲面存在著無(wú)限的可能性。對(duì)于氣承式空氣膜結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，充氣之后的曲面主要是圓球面或圓柱面，可能沒(méi)有太多的選擇余地。而對(duì)于以索或骨架支承的膜結(jié)構(gòu)，其曲面就可以隨著建筑設(shè)計(jì)師的想象力而任意變化。
膜結(jié)構(gòu)形狀的千變?nèi)f化突出地表現(xiàn)在歷年各國(guó)舉行的博覽會(huì)上，在這些博覽會(huì)上，大大小小的展覽館，無(wú)不以新穎奇特的造型來(lái)吸引觀眾，而膜結(jié)構(gòu)就能用來(lái)達(dá)到這樣的目的。
例如1985年在日本茨城縣舉行的國(guó)際科學(xué)技術(shù)博覽會(huì)，入口就是以五顏六色的膜材構(gòu)成的拱形大門(mén)。在眾多的展覽館中膜結(jié)構(gòu)尤為奪目，像火鳥(niǎo)館以鋼梁與索組成的骨架支承扁平的凹凸屋面，美國(guó)館以高聳的桅桿懸掛銀白色的屋面，電力館以中央塔架懸吊25個(gè)尖頂帳篷，夜晚通過(guò)燈光的反射宛如燃燒的火焰，其他像在候車亭，電話亭，走廊、廁所上也都出現(xiàn)了用膜材構(gòu)成形式各異的建筑小品，蔚為大觀。
就形狀而言，對(duì)建筑設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的，采用一般結(jié)構(gòu)的建筑物，其形狀往往是先由建筑師確定，膜結(jié)構(gòu)則不同，首先它的變形比一般結(jié)構(gòu)要大一些，其次它的形狀是在施工過(guò)程中逐步形成的，有一個(gè)形狀確定的問(wèn)題，需要結(jié)構(gòu)工程師的參與。要確定在初始荷載下結(jié)構(gòu)的初始形狀，即結(jié)構(gòu)體系在膜自重(或包含索)與預(yù)應(yīng)力作用下的平衡位置。
在初步設(shè)計(jì)階段，先按建筑要求設(shè)定大致的幾何外形，然后對(duì)膜面施加預(yù)應(yīng)力使之承受張力，其形狀也相應(yīng)改變，經(jīng)過(guò)不斷調(diào)整預(yù)應(yīng)力，最后就可得到理想的幾何外形和應(yīng)力分布狀態(tài)。
懸索結(jié)構(gòu)中的索網(wǎng)與膜結(jié)構(gòu)一樣也有形狀確定問(wèn)題，像1968年蒙特利爾博覽會(huì)的德國(guó)館和1972年慕尼黑奧運(yùn)會(huì)主體育場(chǎng)都有特殊的形狀需要確定，當(dāng)時(shí)只有借助于縮尺模型來(lái)解決。早期的膜結(jié)構(gòu)也往往采用這個(gè)方法，材料從最簡(jiǎn)單的肥皂膜，一直到織物或鋼絲，由于在小比例模型上測(cè)量的誤差尚不足以保證曲面幾何形的正確性，故對(duì)足尺的建筑外形只能起參考作用。但這還不失為一種有效的手段，能為設(shè)計(jì)者提供一個(gè)直觀的形象。
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，膜結(jié)構(gòu)的形狀就更多地依靠計(jì)算機(jī)來(lái)確定，在膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論中還出現(xiàn)了專門(mén)的研究課題--找形(formfinding)；為了尋求合理的幾何外形，這個(gè)過(guò)程通過(guò)計(jì)算機(jī)的幾次迭算，就可確定膜結(jié)構(gòu)的初始形狀。
膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)打破了傳統(tǒng)的先建筑，后結(jié)構(gòu)做法，要求建筑設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊密結(jié)合。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，建筑師和結(jié)構(gòu)工程師要坐在一起確定建筑物的形狀，并進(jìn)行必要的計(jì)算分析。這時(shí)，所設(shè)計(jì)建筑物的平面形狀、立面要求、支點(diǎn)設(shè)置、材料類型和預(yù)應(yīng)力大小都將成為互相制約的因素，一個(gè)完美的設(shè)計(jì)也就是上述矛盾統(tǒng)一的結(jié)果。
通過(guò)上面的講述，我們知道膜結(jié)構(gòu)建筑可以千變?nèi)f化，科技的發(fā)展使得膜結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展的更加迅速，了解更多有關(guān)膜結(jié)構(gòu)相關(guān)的知識(shí)，可以關(guān)注萬(wàn)豪空間結(jié)構(gòu)公眾號(hào)。
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