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膜结构是空间结构的重要分支,除丰富多彩的造型外,还具有出色的大空间、大跨度的结构特性和造价经济等特性。因此膜结构的诞生,就迅速在世界各地发展起来。在中国膜结构建筑主要分为张拉膜结构、骨架膜结构、充气膜结构、索桁架膜结构和索穹顶膜结构。
与传统空间结构建筑不一样的是,充气膜结构是将膜材固定于目标建筑的周边基础上,从而形成一一个相对密闭的空间结构。
然后再通过智能风控系统向结构内部输送过滤后的空气,使充气膜结构内部与外部产生压力差来保持膜结构体系的刚度。同时智能压力控制系统可使结构维持结构的内外压,保证结构维持所设计的形状及稳定性。充气膜只需利用气压来支撑,及钢索作为辅助材，从而获得更大的空间。充气膜同时具有施工快捷、经济效益高,因此在建筑领域应用也越来越广，下面我们就来说一下膜结构设计,尤其是充气式膜结构的概念设计。
充气膜结构在方案设计时,先复核现场尺寸,根据现场环境确定出入口、安全逃生门]及机房的布局。确定这些后进行深化设计,深化设计主要包括体形设计、初始平衡形状分析、荷载分析、裁剪分析等四大问题。完成整体设计后就可以确定建筑平面形状尺寸、三维造型、净空体量,确定各控制点的坐标、结构形式及选用膜材和施工方案。
膜结构建筑在中膜结构建筑的应用起源于国外,盛行于中国。这主要得益于膜材料从PVC、PVDF、PTFE及ETFE (可用于永久性建筑)的材料技术更新加快,膜材加工工艺技术的不断提升。张拉膜建筑给人们的印象应用最多的也是体育场馆、停车棚、景观小品、高速收费站、体育场膜结构看台等大型公共设施上。
膜结构广泛适应市场的优势:
一:建筑外形
建筑师可充分发挥想象,膜结构建筑给建筑师以更大想象的空间。建筑是区域文化的一种体现,膜结构建筑与周围环境的融合性很强,结构简捷,视觉感很好 ,外部曲率变化是任何建筑无法比拟的,内部结构简洁视觉感极佳,分体现自然美与技术美。
二: .节能性能优越
膜材的透光率能达到7-30% , ETFE的透光率能够达到90%以上,素有"软玻璃"之称。膜材完全能满足室内光线的需要,从而大大的降低了电能耗。同时膜材透过的光线去掉了强光,过滤的紫外线为漫射光,很柔和,让人感觉很舒服。同时光线很利于室内树木、植物生长的需要,这样满足了人们亲近自然、走向自然,即在室内如同在室外的感受,即节能又生态。
三:隔热性能.
膜材料具有很好的隔热性能, PVDF、PTFE类型的膜材对太阳热能可反射掉70% ,膜材本身吸收17% ,传热13%。这样对于夏季较热地区的场馆节约能耗效果相当明显。试想大跨度空间的制冷也是很大的一个问题,能源维护费用很高,膜材的隔热性能很好的解决了这一问题。
四:膜材的保问题
膜结构保内衬具有很好的保作用,而且加上保内衬以后透光率应能达到10% ( 左右) , 仍能满足室内采光的需要。对于候车室、候机大厅、泳馆展览馆、体育馆类建筑是最上佳的选择。考虑到既能保而且能够满足采光需要,很多建筑还可以采用膜结构和其他建筑相结合的方法。
五:隔音降噪
一般说来 , 一种材料的吸音能力是由它的噪音减低系数来决定的。膜材料对于降低频率噪音是很明显的,因此对建筑范围内的噪音频率和回声可以很好的阻隔,吸音效果很好。尤其是在候机大厅、候车室、展览馆的作用优势就更加体现出来。在高速公路出入口膜结构雨篷的作用同样很明显。同样的汽车在彩钢板及膜材建筑的收费站下反声几乎差倍。
六:造价经济
相对传统的看台、车棚、雨棚、候车室、屋面穹顶而言,膜结构相对于其他结构造价不是高而是低。由于膜结构建筑屋顶较轻,相应减少了主体维护体系、基础体系的用材量,同时无需二二次维护装修,省去了装修费用,而且省掉将来很多维护费用,还减少了电能费用。
七:环境保护
膜材的使用减少了空间用钢量,减少了二次污染,施工现场减少了沙、石料、钢结构焊接等用量,施工现场很环保,同时膜结构进现场后只需张拉就位,施工工期较短。
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