第9章膜结构

建筑结构选型
第九章 膜结构
第一节 概述 第二节 充气膜结构 第三节 支承膜结构 第四节 工程实例
教学要求 了解膜结构的受力特点及其型式，掌
握膜结构选型与布置
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膜结构:
第九章 膜结构
房屋建筑中的膜结构雏形
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第九章 膜结构
膜结构: 膜结构(Membrane)是张拉结构发展来的一
种建筑结构形式，由性能优良的柔软织物为材 料，可以向膜内充气，由空气压力支撑膜面， 也可以利用柔性的拉索结构或刚性的支撑结构 将薄膜绷紧或撑起，形成具有一定刚度，能够 覆盖大跨度空间的结构体系。
气被式：由两层薄膜之间 充入空气，两层薄膜用线 或隔膜连接。
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第九章 膜结构
9.2 充气膜结构
9.2.1 气压式膜结构
气囊式膜结构
结构形式：
落地
搁置于墙上
结构构造：
图9-2 -1 气压式膜结构
图9-2-2 气压式空气薄膜结构的型式
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第九章 膜结构
9.2 充气膜结构
9.2.1 气压式膜结构
波士顿艺术中心剧场
图9-2-8 拉索的布置
18第九章 膜结构 Nhomakorabea9.2 充气膜结构
9.2.2 气承式膜结构
日本第1届世界园艺博览会兰花馆太阳馆（圆形建筑）半 径为75米，月亮馆（弧形建筑）最大跨度为40米。
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第九章 膜结构
9.2 充气膜结构
9.2.2 气承式膜结构
图9-2-10 第一穹顶平面及立面图 图9-2-11 第二穹顶平面图
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第九章 膜结构
9.1 概述
9.1.1膜结构的特点
使用范围广、可拆卸、易运输。适用于广阔的地域，拆 卸安装时间短。
总之：膜结构建筑外观飘逸，空间开阔灵秀、结构轻盈、 透光阻燃、经久自洁、安装快捷、节能降耗、造价适中、 维修简便。由于膜材造型运用很灵活，尤其使大跨距的 建筑，特别能突显设计者的创意及设计要求。在奥运会、 世博会等大型建设工程中，已经大显身手。
薄膜结构被称为及砖石结构、钢筋混凝土结 构、钢结构之后的第四代建筑结构形式。
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充气膜结构:
第九章 膜结构
充气结构是向膜内充气，用空气压力支撑膜面， 包括气压式，气承式，混合式，气枕式。（如图： 1970日本世博富士馆）
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支承膜结构:
第九章 膜结构
用高强度柔性薄膜材料经受其它材料的拉压作用而 形成的稳定曲面，能承受一定外荷载的空间结构形 式，有柔性支承膜，刚性支承膜。（如图：威海体 育馆）
膜结构的主要缺点： a) 耐久性较差。最近几年，由于高强、防火、透光、耐久性好、
性能稳定的膜材的出现和应用，膜结构的设计寿命可达到 20年以上。 b) 膜结构张力具有连续性，局部破坏就会造成整个膜结构垮掉。 c) 膜材隔热、隔声效果差。
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第九章 膜结构
9.2 概述
9.1.2薄膜材料的组成和分类 ❖ 膜材为基层与涂层的复合材料
图9-2-4 富士组展览馆外形
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第九章 膜结构
9.2 充气膜结构
9.2.1 气压式膜结构
图9-2-6 富士组展览馆纵剖面图 图9-2-5 富士组展览馆平面图
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第九章 膜结构
9.2 充气膜结构
9.2.1 气压式膜结构
气压式膜结构的承载力依赖于气囊的构架型式、 膜材特性及作用于气囊内的气压。 ❖ 优点：建筑使用空间自由开放、造型灵活多样、 隔热性好 ❖ 缺点：气囊内工作压力高，对材料强度、气密性 等质量要求高，造价高。 ❖ 气肋式适用于小跨度 ❖ 气被式的跨度要比气肋式大得多
9.1.2薄膜材料的组成和分类
图9-1-1 薄膜材料
疏交错织法 附着性 强、 抗撕裂强度高
密交错织法 高抗拉强度
平织法 薄， 抗撕裂强度极高
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第九章 膜结构
9.2 充气膜结构
❖充气膜——对制作成一定形状的膜囊 充气，施加张力，形成充气膜结构。
❖充气膜结构分类：气压式、气承式、 混合式、气枕式
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第九章 膜结构
9.2 充气膜结构
9.2.2 气承式膜结构
气承式膜结构是通过鼓风系统向建筑物内充气， 使室内外保持一定的压力差，并产生一定的预张 应力，以保证体系的刚度，使覆盖膜撑起 。
膜与地面采用沙包或锚固索固定。
图9-2-7气承式膜结构
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第九章 膜结构
9.2 充气膜结构
9.2.2 气承式膜结构
❖ 特点：建造速度快、结构简单、使用安全可靠、造价低、 但建筑物入口需作一定处理（防止泄气过快），室内外压 差对少部分敏感人有影响，跨度大时，要求膜强度高，易 垮塌。
承载力依赖于支承膜的 气压、与地面锚固的手 段及进出建筑的方式。 需要长时间不间断的向 室内送风。
结构形式：拉索的布置
单向平行、双向交叉
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9.2 充气膜结构
是在若干充气肋或充气被的密闭
9.2.1 气压式膜结构
空间内保持高于大气压的空气压
也称为气囊式或气胀式膜结构 力，以保证其支承能力的结构
结构受力特点：
保持气囊作用于高于大气压的气压，并使膜的每 处都承受一定张拉力。
型式分类：气肋式、气被式
气肋式：由一个个充气囊（充 气管）组成框架连成整体。
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第九章 膜结构
9.1 概述
9.1.1膜结构的特点
采用高强薄膜材料、加强构件（钢架、柱或索），内部产 生一定的预应力，形成某种空间形状作为覆盖结构，并能 承受一定的外荷载作用的结构形式。
是建筑与结构完美结合的一种结构体系。膜材通过支承 体系使膜承受张力，形成一定刚度的稳定曲面，力的平 衡状态直接表现在结构的形状上。
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第九章 膜结构
9.2 充气膜结构
9.2.2 气承式膜结构
图9-2-13 东京充气棒球馆剖面图
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第九章 膜结构
9.2 充气膜结构
9.2.2 气承式膜结构
膜材料具有良好的力学性能。膜材厚度小、一般厚度 0.5~0.8mm，重量轻、自重约为0.02~0.15kN/m²，抗 拉强度高，可达1400N/m²。
膜结构制作方便、施工速度快、造价低廉。工厂制作、 工业化生产，工期可缩短1/2~1/4，造价可降15~20%。
透光自洁、减少能耗、降低维修费用。透光率4%~16%。
基层为纤维编织物：受力结构 附着于基层上的涂层：密实、保护基层作用外，还有防火、 防潮、透光 ❖ 常用膜材类别： 第1类，聚酯纤性织物加聚氯乙烯（PVC）涂层 第2类，无机材料织物加聚四氯乙烯（PTFE）涂层 第3类，改进PVC膜材 第4类，ETFE膜材，号称软玻璃、塑料王
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9.1 概述