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索膜结构施工资质
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膜结构(张拉膜结构 索膜结构)是一种古老又新颖的结构形式,作为一种古老传统的结构形式它在古代就得到广泛的应用;作为一种新颖的结构它体现了各种先进的科学技术。可以说膜结构的设计和建造综合反映了一个国家的基础理论、应用技术、材料科学、建筑设计施工等诸方面的水平。张拉拉膜结构很容易设计,但很不容易设计好。由于膜结构可以充分发挥材料的强度,具有很高的结构效率,尤其适合于大跨度的空间结构,它还以其优美的体形经常出现于中小跨度的建筑乃至建筑小品中,因此建筑师、结构师对于钢膜结构的青睐经久不衰。膜结构的设计除疲劳计算外采用以概率理论为基础的极限状态设计法,用分项系数的设计表达式进行计算。承重钢膜结构或构件应按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行设计A承载能力极限状态:当膜结构的构件达到最大承载力、疲劳破坏或达到不适于继续承载的变形状态时,该膜结构或构件即达到承载能力极限状态。当膜结构或构件出现下列状态之一时,即认为超过了承载能力极限状态(1)整个膜结构或结构的一部份作为刚体失去平衡(如滑移或倾覆等)(2)膜结构构件或连接因其应力超过材料强度而破坏(包括疲劳破坏),或因过度的塑性变形而不适于继续承载(3)膜结构转变为机动体系而丧失承载能力(4)膜结构或构件因达到临界荷载而丧失稳定B正常使用极限状态:当膜结构或构件达到正常使用的某项规定限值的状态时,该结构或构件即达到正常使用极限状态。当结构或构件出现下列状态之一时,即认为超过了正常使用极限状态(1)影响正常使用或外观的变形(2)影响正常使用的局部损坏(3)影响正常使用的振动(4)影响正常使用的其他特定状态。设计膜结构或构件时通常按承载能力极限状态设计以保证安全,再按正常使用极限状态进行校核以保证适用性。

一、常用建筑膜材介绍及膜结构特性:用于膜结构建筑中的膜材是一种具有强度,柔韧性好的薄膜材料,是由纤维编织成织物基材,在其基材两面以树脂为涂层材所加工固定而成的材料,中心的织物基材分为聚酯纤维及玻璃纤维,而作为涂层材使用的树脂有聚氯乙烯树脂(PVC)硅酮(silicon)及聚四氟乙烯树脂(PTFE),在力学上织物基材及涂层材分别具有影响下列的功能性质。 织物基材——抗拉强度,抗撕裂强度,耐热性,耐久性,防火性。 涂 层 材——耐候性,防污性,加工性,耐水性,透光性。
二、膜材的正确选定用于建筑膜结构的膜材,依涂层材不同大致可分为PVC膜与PTEF膜,膜材的正确选定应考虑其建筑的规模大小、用途、形式,使用年限及预算等综合因素后决定。(1)PVC膜材(PVC-Coated Polyester) PVC膜材在材料及加工上都比PTFE膜便宜,且具有材质柔软,易施工的优点。但在强度、耐用年限、防火性等性能上较PTFE膜差。PVC膜材是由聚脂纤维织物加上PVC涂层(聚氯乙烯)而成,一般建筑用的膜材,是在PVC涂层材的表面处理上,涂以数micron厚的压克力树脂(acrylic),以改善防污性。但是,经过数年之后就会变色、污损、劣化。一般PVC膜的耐用年限,依使用环境不同在5~8年。(2)PVDF膜材为了改善PVC膜材的耐侯性,近年来已研发出以氟素系树脂于PVC涂层材的表面处理上做涂层,以改善其耐侯性及防污性的膜材。PVDF膜材 PVDF是二氟化树脂(Polyvinylidene Fluoride)的略称,在PVC膜表面处理上加以PVDF树脂涂层的材料称为PVDF膜。PVDF膜与一般的PVC膜比较,耐用年限改善至10~20年左右。(3) PVF膜 材PVF是一氟化树脂(Polyvinyl Fluoride)的略称。PVF膜材是在PVC膜的表面处理上以PVF树脂做薄膜状薄片(laminate)加工,比PVDF膜的耐久性更佳,更具有防沾污的优点。但因为加工性、施工性与防火性都不佳,所以使用用途受到限制。(4) PTFE膜(PTFE Coated Fiberglass) PTFE膜是在超细玻璃纤维织物上,涂以聚四氟乙烯树脂而成的材料。PTFE膜最大的特微就是耐久性、防火性与防污性高。但PTFE膜与PVC膜比较,材料费与加工费高,且柔软性低,在施工上为避免玻璃纤维被折断,须有专用工具与施工技术。 耐久性:涂层材的PTFE对酸、硷等化学物质及紫外线非常安定,不易发生变色或破裂。玻璃纤维在经长期使用后,不会引起强度劣化或张力减低。膜材颜色一般为白色、透光率高,耐久性在25年以上。 防污性:因涂层材为聚四氟乙烯树脂,表面摩擦系数低,所以不易污染,可藉由雨水洗净。 防火性:PTFE膜符合近所有国家的防火材料试验合格的特性,可替代其它的屋顶材料做同等的使用用途。        三、工程应用 体育设施—体育场馆、健身中心等 交通设施—机场、火车站、公交车站、高速公路收费站、加油站等 文化设施—展览/会议中心、剧场、博物馆、动物园、水族馆等 观景设施—建筑入口、泳池小品、小区长廊、户外广场、公园小品、标识性建筑等 商业设施—购物中心、餐厅、步行街等 工业设施—工厂、仓库、污水处理中心、物流中心、温室等。
膜材价格比较:
(1) PTFE膜材:由聚四氟乙烯(PTFE)涂层和玻璃纤维基层复合而成。PTFE膜材品质卓越,价格也较高。
(2) PVC膜材:由聚氯乙烯(PVC)涂层和聚酯纤维基层复合而成,应用广泛,价格适中。
(3) PVDF膜材是加面层的PVC膜材:在PVC膜材表面涂覆聚偏氟乙烯或聚氟乙烯性能优于纯PVC膜材价格相应略高于纯PVC膜材。
充气膜结构:充气膜结构于20世纪40年代开始应用,常用作体育场、展览厅、仓库、战地医院等。适宜于轻便流动的临时性建筑和半永久性建筑。充气结构具有重量轻、跨度大、构造简单、施工方便、建筑造型灵活等优点。主要有气承式和气囊式两种结构形式:1、气承式结构是直接用单层膜作为屋面和外墙,将周边锚固在圈梁上,充气后形成圆筒状、球状或其他形状的建筑物。人和物通过气锁出入口进出。为减少薄膜拉力、增大结构跨度,气承式结构薄膜上面可设置钢索网。2、气囊式结构是将空气充入由薄膜制成的气囊,形成柱、梁、拱、板、壳等基本构件,再将这些构件连接组合而成的建筑筑。充气膜建筑的应用在时代日益发展的今天,充气膜建筑已广泛应用于如下行业:1、文化旅游行业:在美国新罕布什尔州Hampshire多功能气膜馆举行的政治性晚宴,超过 3000 多位的共和党于民主党员参加。2008年,美国总统举行大选,场馆采用气膜建筑,美国历史上首位黑人总统奥巴马在这里诞生。2、体育行业:充气膜建筑系统的内部空间中,所有因素:气压、温度、湿度、新风量、照度等,都可按需要控制,提供舒爽宜人的室内环境。因此,气膜十分适合于各种体育场馆的建设,列如中共中央党校气膜网球馆。3、环保行业:充气模建筑是全封闭的空间设计,可真正杜绝固体垃圾、气体污染,让垃圾填埋场不再是臭气熏天、苍蝇满地飞的地方。德克萨斯的气膜垃圾处理项目建成之后,当地2000年的污染物气休排放总量同比1988年下降97%。这个充气膜垃圾处理项目也被德克萨斯州自然资源保护委员会和当地政府颁予“杰出环保项目”。4、军事应用行业:充气膜建筑工期短、经济、安全的特点使其广泛应用于军事领域,可为军队迅速提供超大的集结空间,亦可成为各种军事设施的“外衣”。5、其他行业:充气膜建筑具有跨度面大、灵活的特点,可量身定做的用于大型建筑,列如航空港、候机大厅,工业厂房、仓库等。充气膜建筑 :充气膜建筑是运用特殊的建筑膜材做为外壳,配备一套智能化的机电设备在充气膜建筑内部提供空气的正压,把建筑主体支撑起来的一种建筑结构系统。一套完整的气膜建筑系统还包括了照明系统和门禁系统。 1、气膜靠内外气压差来支撑整个建筑。由于材料的柔性和结构固有的有效性和弧形的体形,没有受弯、受扭和受压的构件。2、内部无需任何框架或梁柱支撑,跨度可以最大可达到180米。3、随着大气压的升高,其环境含氧量是递增的,因此气膜内外的气压差不仅不会对人体有不良的影响,反而会有助于人们从事运动活动或体力的工作;通常内外气压差为250PA,约0.0025个大气压(相当于正常建筑1层与9层的气压差)。 气膜建筑的安全性 :膜材本身有很好的抗拉强度和抗撕裂强度, 0.6MM的膜材的抗撕拉强度和等厚度与钢板相当,当气膜内充气时,膜材表面会有一定的张力,可承受一定的外力,例如:工人上房检查、普通杂物撞击等。我们提供的膜材,在非人为破坏的情况下,将提供按比例分摊的10年以上的质量保证。国外有很多成熟的经验,防止人为地用尖锐的物品刻意去破坏,即使膜材破损,作为一个完整的建筑系统,我们会在膜材上配置风压传感器,中央控制系统会报警,以便及时采取修补措施;另一方面,项目完工后我们会提供一套手工膜材修补工具,并进行一系列地后期维护培训,保证业主可以自行进行日常的维护和检查工作。另外,一个小的破损并不会影响气膜建筑的使用,我们拆卸一个季节性的气膜建筑,把所有的门打开,整个建筑彻底落地需要大约1-3个小时的时间(取决于建筑的大小), 一个小的破损只会增加气膜建筑的充气量,增加一些能耗,不会对建筑的安全性有任何影响。气膜建筑带来的全新环境 通风设计:气膜建筑可以保证空气质量度,使用最科学的地面通风设计,通风效能大大高于普通通风,很好的改善了室内空气质量的同时也向内部提供了超净气流。每小时6-16词的通风次数绝对能保证场馆内的空气绝对新鲜。2008年的美国总统大选,场馆采用的就是气膜建筑,美国历史上首位黑人总统奥巴马再次诞生,这具有划时代的意义。 恒温恒湿:气膜建筑内的系统将充气、室内的通风及空调进行一体化的设计,可以根据建筑内的人数来人为的设定通风次数。室内温度可以调控并以最低的能量消耗来实现最高档的环境。可变的环境:气膜建筑可以营造多样化的环境,色彩更富的膜材、良好的反射性可以根据需要利用投影打造多样的内部环境。
膜结构设计软件介绍 :膜结构设计系统SMCAD是一套功能完整、具有自主版权的膜结构设计软件,包括建模系统、找形分析系统、荷载分析系统、裁剪读者论坛系统四个模块。主要技术特点如下:
1、基于Windows操作系统,除常用的文件、绘制、编辑、构造等命令外,提供了大量便于膜片布置、生成支承结构、直接生成最常用膜结构形状、施加各种荷载及边界条件的命令,可以非常便捷地生成双曲面、锥体等模型,解决了基于力密度法进行找形及荷载分析的膜结构设计软件任意施加荷载的复杂性、不能计算膜面平面投影重叠的膜结构工程问题。
2、提供杆、梁、索、膜四种单元,真正实施对膜结构进行整体找形分析及非线性荷载分析。SMCAD除可以进行膜结构设计外,同样可以进行其它空间结构形式(如张弦梁、索穹顶等)的非线性荷载分析。
3、可任意动态显示各种计算结果、结构变形、膜单元皱折过程、找形过程等,提供了大量找形分析及非线性荷载分析的控制参数,不仅可以方便地找到膜结构的平衡形状,还可以通过控制手段找到预期的各种膜结构形状,可以保证大型膜结构工程整体(包括支承结构)非线性荷载分析的稳定性收敛性。
4、SMCAD提供多种布置裁剪缝的方法,包括竖面切割法、测地线法、膜单元边界法,基本解决了生成任意曲面任意两点之间的测地线的生成问题,解决了国外一些著名膜结构设计软件膜片不能跨越脊索和谷索的问题,解决了相邻膜片公共边之间存在误差的问题。SMCAD提供多种方式生成膜裁剪图,并且对膜片边界进行插值似合、平移、确定相邻边界等多种操作,直接注裁剪图上控制点的坐标及间距等。并且提供了多种补偿值参数,便于膜片的安装
膜结构简介-张拉膜结构 :张拉整体结构(Tensegrity)是由一组连续的拉杆和连续的或不连续的压杆组合而成的自应力、自支撑的网状杆系结构,其中“不连续的压杆”的含义是压杆的端部互不接触,即一个节点上只连接一个压杆。 Tensegrity是美国建筑师 R.B.Fuller首先提出的一种结构思想,他认为宇宙的运行就是按照张拉整体的原理进行的,即万有引力是一个平衡的张力网,各个星球是这个网中的一个个孤立点。这种结构体系中的索网就相当于宇宙中的万有引力,独立的受压杆件相当于宇宙中的星球。张拉膜结构,是依靠膜自身的张拉应力与支撑杆和拉索共同构成机构体系。在阳光的照射下,由膜覆盖的建筑物内部充满自然漫射光,无强反差的着光面与阴影的区分,室内的空间视觉环境开阔和谐。夜晚,建筑物内的灯光透过屋盖的膜照亮夜空,建筑物的体型显现出梦幻般的效果。张拉膜结构特别适合用来建造城市标志性建筑的屋顶,如体育与娱乐性场馆,需有广告效应的商场、餐厅等。城市的交通枢纽是城市命脉的关键性建筑,使用功能要求建筑物各组成单元的标志明确。因而近来年,这类建筑越来越多采用膜结构。建筑膜材料的使用寿命为25年以上。在使用期间,在雪或风荷载作用下均能保持材料的力学形态稳定不变。建成于1973年的美国加州La Verne大学的学生活动中心是已有23年历史的张拉膜结构建筑.跟踪测试与材料的加载与加速气候变化的试验,证明它的膜材料的力学性能与化学稳定性指标下降了20%至30%但仍可正常使用膜的表层光滑具有弹性大气中的灰尘、化学物质的微粒极难附着与渗透经雨水的冲刷建筑膜可恢复其原有的清洁面层与透光性。
从结构上分可分为:骨架式膜结构,张拉式膜结构,充气式膜结构3种形式  1.骨架式膜结构(Frame Supported Structure)以钢构或是集成材构成的屋顶骨架,在其上方张拉膜材的构造形式,下部支撑结构安定性高,因屋顶造型比较单纯 ,开口部不易受限制,且经济效益高等特点,广泛适用于任何大,小规模的空间。2.张拉式膜结构(Tension Suspension Structure)以膜材、钢索及支柱构成,利用钢索与支柱在膜材中导入张力以达安定的形式。除了可实践具创意,创新且美观的造型外,也是最能展现膜结构精神的构造形式.近年来,大型跨距空间也多采用以钢索与压缩材构成钢索网来支撑上部膜材的形式。因施工精度要求高,结构性能强,且具丰富的表现力,所以造价略高于骨架式膜结构。3.充气式膜结构(Pneumatic Structure)充气式膜结构是将膜材固定于屋顶结构周边,利用送风系统让室内气压上升到一定压力后,使屋顶内外产生压力差 ,以抵抗外力,因利用气压来支 撑,及钢索作为辅助材,无需任何梁,柱支撑,可得更大的空间,施工快捷,经济效益高,但需维持进行24小时送风机运转,在持续运行及机器维护费用的成本上较高。现今,城市中已越来越多地可以见到膜结构的身影。膜结构已经被应用到各类建筑结构中,在我们的城市中充当着不可或缺的角色。版权所有:西安勃发膜结构景观工程有限公司