16膜结构PPT课件
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著名工程
1981年建成的位于沙特阿拉伯吉达的哈吉航空港 （Jeddah，Haj Termina），由10组共210个锥体组成， 单个锥体的平面投影尺寸45x45m，总面积约42万m2
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著名工程
1985年建成的沙特阿拉伯利雅得体育场（King Fahd International Stadium），直径288m，由24个形状完 全一样的锥状悬挑单体组成，每一单体由一根直径 2m、高60m的中央支柱支承，外缘通过边索张紧在 若干独立的锚固装置上，内缘则张紧于直径133m的 中央环索。
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大阪世界博览会’70 富士馆
10
16.1.1膜结构的发展与应用概况
发展
❖ 20世纪70年代，美国开发了聚四氟乙烯（PTFE，商品名 Teflon——特氟隆）涂层的玻璃纤维织物，具有强度高， 耐火性、透Hale Waihona Puke Baidu性、自洁性好的特点，为膜结构广泛应用 于永久性、半永久性建筑奠定了物质基础。这种材料于 1973年首次应用于美国加州拉维恩学院的一个学生活动 中心屋顶。
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大阪世界博览会’70 美国馆
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16.1.1膜结构的发展与应用概况
❖ 1970年日本大阪世界博览会上，由川口卫 （Mamoru Kawaguchi）设计的日本富士馆（图 16.1.1-2），平面为直径50m的圆形，由16个直径 4m、高72m的气囊式拱构成，拱间由环形水平带 箍在一起，并固定在钢筋混凝土环梁上。
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16.1.1膜结构的发展与应用概况
-空气支承膜结构
❖ 此后又相继用于多个大中型体育建筑的空气支承膜结构 中。
❖ 1975年：美国密西根州庞提亚克“银色穹顶”，平面为 168mx220m椭圆形；
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16.1.1膜结构的发展与应用概况
❖ 1982年：明尼苏达州Metro穹顶， 平面为180mX215m椭圆形；
目前，在大跨度结构中采用充气膜结构已很少，在 中小跨度建筑中，充气膜结构仍有一定的应用。
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Tokyo Dome
16
16.1.1膜结构的发展与应用概况
-张拉式膜结构
到20世纪80年代后期，张拉式膜结构及由钢 索、刚性构架等为支承骨架的膜结构逐渐取 代充气结构成为薄膜结构发展的主流。
聚四氟乙烯涂层玻璃纤维膜材的开发也极大 地推动了张拉式膜结构的应用。
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著名工程
美国的丹佛新国际机场候机大厅（Denver‘s Tenssile Roof）, 膜屋盖总长2716.3m，宽55m，总覆盖面积 约3万m2
20
16.1.1膜结构的发展与应用 -骨架支撑膜结构
在桁架、网架、拱等刚性构架上覆以薄膜材料的骨 架支撑膜结构与传统结构较接近，易于被工程界接 受，是目前较常用的膜结构形式。 ❖ 韩国2002年世界杯足球赛十个体育场中有五个采 用膜结构（汉城体育场、仁川体育场、大邱体育 场、釜山体育场、济洲西归浦体育场） ❖ 日本2002年世界杯足球赛十个体育场中有六个是 膜结构（新泻体育场、鹿岛茨城足球场、琦玉体 育场、静冈Ogasayama体育场、大阪长居田径场、 大分穹顶）
❖ 1983年建成的加拿大温哥华BC Place体育场， 平面为190mX232m椭圆形。
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16.1.1膜结构的发展与应用概况
问题
❖ 至1984年，类似的大型充气膜结构体育馆在北美 就建了9座。但由于空气压力自动调节系统和融 雪热气系统性能不稳定，几乎所有的充气结构在 使用中都出现过问题，轻者屋面下瘪，重者膜材 撕裂，尤其是在1985年冬天的一场大风雪中， “银色穹顶”险些全部倒塌。这些事故引起了人 们的关注，甚至对充气膜结构的安全性产生了怀 疑。1986年以后，在美国建造的大型体育场馆中 就没有采用过充气膜结构。
❖ 1956年以后美国一共建立了约50多家的膜结构公司，制 造各种膜产品，用做体育设施、展览场、设备仓库、轻 工业厂房等。
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16.1.1膜结构的发展与应用概况
雏形（ 20世纪60年代~70年代） ❖ 20世纪60年代，德国斯图加特大学的弗赖·奥托 （Frei Otto）教授，先后于1962和1965年发表了 研究膜结构的成果，并同帐篷制造厂商合作，做 了一些帐篷式膜结构和钢索结构，其中最受人注 目的是1967年在蒙特利尔博览会的西德馆，开了 膜结构构商业化的先河。
薄膜结构也称为织物结构，是20世纪中叶发 展起来的一种新型大跨度空间结构形式
以性能优良的柔软织物为材料，由膜内空气 压力支承膜面，或利用柔性钢索或刚性支承 结构使膜面产生一定的预张力，从而形成具 有一定刚度、能够覆盖大空间的结构体系。
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16.1.1膜结构的发展与应用概况
起源
❖ 膜结构的起源可追溯至远古时代人们利用兽皮等建造的 帐篷结构
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蒙特利尔博览会‘67 西德馆
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16.1.1膜结构的发展与应用概况
❖ 1970年日本大阪世界博览会上，由美国建筑师布 罗迪和工程师盖格尔（David Geiger）设计的美 国馆为一平面尺寸83.5m×l42m的准椭圆形空气 支承膜结构。首次使用了聚氯乙烯（PVC）涂层 的玻璃纤维织物，通常被认为是第一个现代意义 上的大跨度膜结构。
16 膜结构
16.1 膜结构概述 16.2 膜材料 16.3 荷载、作用与设计原则 16.4 结构分析理论与方法 16.5 连接构造
第一部分
整体概述
THE FIRST PART OF THE OVERALL OVERVIEW, PLEASE SUMMARIZE THE CONTENT
16.1 膜结构概述
初期（20世纪初~50年代）
❖ 1917年，英国人兰彻斯特(F. Willian Lanchester)首先提出 了利用空气压力差支承帐篷结构的思想，并建议用于野 战医院，但由于当时的技术条件原因没有实现。
❖ 1946年，美国工程师伯德(Walter Bird)首次建成了一个直 径15m的充气膜穹顶，由尼龙纤维布制成，用于雷达防护 罩。
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Tokyo Dome
1988年在日本建成的东京后乐园穹顶（Tokyo Dome） 仍采用了充气膜结构，平面为长180m的圆角正方形， 最大对角线长201m，覆盖面积46755m2，采用双层 聚四氟乙烯涂层玻璃纤维膜材，中间通循环热空气 起到融雪作用，特别是设置了先进的自动控制系统， 中央计算机自动检测风速、雪压、膜和索的变形和 内力，并选择最佳方案来调节室内气压和消除积雪， 从而保证膜结构的正常工作。但后乐园建成以后， 由于其昂贵的运转与维持费用，充气膜结构在日本 也停步不前。
著名工程
1981年建成的位于沙特阿拉伯吉达的哈吉航空港 （Jeddah，Haj Termina），由10组共210个锥体组成， 单个锥体的平面投影尺寸45x45m，总面积约42万m2
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著名工程
1985年建成的沙特阿拉伯利雅得体育场（King Fahd International Stadium），直径288m，由24个形状完 全一样的锥状悬挑单体组成，每一单体由一根直径 2m、高60m的中央支柱支承，外缘通过边索张紧在 若干独立的锚固装置上，内缘则张紧于直径133m的 中央环索。
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大阪世界博览会’70 富士馆
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16.1.1膜结构的发展与应用概况
发展
❖ 20世纪70年代，美国开发了聚四氟乙烯（PTFE，商品名 Teflon——特氟隆）涂层的玻璃纤维织物，具有强度高， 耐火性、透Hale Waihona Puke Baidu性、自洁性好的特点，为膜结构广泛应用 于永久性、半永久性建筑奠定了物质基础。这种材料于 1973年首次应用于美国加州拉维恩学院的一个学生活动 中心屋顶。
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大阪世界博览会’70 美国馆
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16.1.1膜结构的发展与应用概况
❖ 1970年日本大阪世界博览会上，由川口卫 （Mamoru Kawaguchi）设计的日本富士馆（图 16.1.1-2），平面为直径50m的圆形，由16个直径 4m、高72m的气囊式拱构成，拱间由环形水平带 箍在一起，并固定在钢筋混凝土环梁上。
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16.1.1膜结构的发展与应用概况
-空气支承膜结构
❖ 此后又相继用于多个大中型体育建筑的空气支承膜结构 中。
❖ 1975年：美国密西根州庞提亚克“银色穹顶”，平面为 168mx220m椭圆形；
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16.1.1膜结构的发展与应用概况
❖ 1982年：明尼苏达州Metro穹顶， 平面为180mX215m椭圆形；
目前，在大跨度结构中采用充气膜结构已很少，在 中小跨度建筑中，充气膜结构仍有一定的应用。
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Tokyo Dome
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16.1.1膜结构的发展与应用概况
-张拉式膜结构
到20世纪80年代后期，张拉式膜结构及由钢 索、刚性构架等为支承骨架的膜结构逐渐取 代充气结构成为薄膜结构发展的主流。
聚四氟乙烯涂层玻璃纤维膜材的开发也极大 地推动了张拉式膜结构的应用。
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著名工程
美国的丹佛新国际机场候机大厅（Denver‘s Tenssile Roof）, 膜屋盖总长2716.3m，宽55m，总覆盖面积 约3万m2
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16.1.1膜结构的发展与应用 -骨架支撑膜结构
在桁架、网架、拱等刚性构架上覆以薄膜材料的骨 架支撑膜结构与传统结构较接近，易于被工程界接 受，是目前较常用的膜结构形式。 ❖ 韩国2002年世界杯足球赛十个体育场中有五个采 用膜结构（汉城体育场、仁川体育场、大邱体育 场、釜山体育场、济洲西归浦体育场） ❖ 日本2002年世界杯足球赛十个体育场中有六个是 膜结构（新泻体育场、鹿岛茨城足球场、琦玉体 育场、静冈Ogasayama体育场、大阪长居田径场、 大分穹顶）
❖ 1983年建成的加拿大温哥华BC Place体育场， 平面为190mX232m椭圆形。
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16.1.1膜结构的发展与应用概况
问题
❖ 至1984年，类似的大型充气膜结构体育馆在北美 就建了9座。但由于空气压力自动调节系统和融 雪热气系统性能不稳定，几乎所有的充气结构在 使用中都出现过问题，轻者屋面下瘪，重者膜材 撕裂，尤其是在1985年冬天的一场大风雪中， “银色穹顶”险些全部倒塌。这些事故引起了人 们的关注，甚至对充气膜结构的安全性产生了怀 疑。1986年以后，在美国建造的大型体育场馆中 就没有采用过充气膜结构。
❖ 1956年以后美国一共建立了约50多家的膜结构公司，制 造各种膜产品，用做体育设施、展览场、设备仓库、轻 工业厂房等。
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16.1.1膜结构的发展与应用概况
雏形（ 20世纪60年代~70年代） ❖ 20世纪60年代，德国斯图加特大学的弗赖·奥托 （Frei Otto）教授，先后于1962和1965年发表了 研究膜结构的成果，并同帐篷制造厂商合作，做 了一些帐篷式膜结构和钢索结构，其中最受人注 目的是1967年在蒙特利尔博览会的西德馆，开了 膜结构构商业化的先河。
薄膜结构也称为织物结构，是20世纪中叶发 展起来的一种新型大跨度空间结构形式
以性能优良的柔软织物为材料，由膜内空气 压力支承膜面，或利用柔性钢索或刚性支承 结构使膜面产生一定的预张力，从而形成具 有一定刚度、能够覆盖大空间的结构体系。
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16.1.1膜结构的发展与应用概况
起源
❖ 膜结构的起源可追溯至远古时代人们利用兽皮等建造的 帐篷结构
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蒙特利尔博览会‘67 西德馆
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16.1.1膜结构的发展与应用概况
❖ 1970年日本大阪世界博览会上，由美国建筑师布 罗迪和工程师盖格尔（David Geiger）设计的美 国馆为一平面尺寸83.5m×l42m的准椭圆形空气 支承膜结构。首次使用了聚氯乙烯（PVC）涂层 的玻璃纤维织物，通常被认为是第一个现代意义 上的大跨度膜结构。
16 膜结构
16.1 膜结构概述 16.2 膜材料 16.3 荷载、作用与设计原则 16.4 结构分析理论与方法 16.5 连接构造
第一部分
整体概述
THE FIRST PART OF THE OVERALL OVERVIEW, PLEASE SUMMARIZE THE CONTENT
16.1 膜结构概述
初期（20世纪初~50年代）
❖ 1917年，英国人兰彻斯特(F. Willian Lanchester)首先提出 了利用空气压力差支承帐篷结构的思想，并建议用于野 战医院，但由于当时的技术条件原因没有实现。
❖ 1946年，美国工程师伯德(Walter Bird)首次建成了一个直 径15m的充气膜穹顶，由尼龙纤维布制成，用于雷达防护 罩。
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Tokyo Dome
1988年在日本建成的东京后乐园穹顶（Tokyo Dome） 仍采用了充气膜结构，平面为长180m的圆角正方形， 最大对角线长201m，覆盖面积46755m2，采用双层 聚四氟乙烯涂层玻璃纤维膜材，中间通循环热空气 起到融雪作用，特别是设置了先进的自动控制系统， 中央计算机自动检测风速、雪压、膜和索的变形和 内力，并选择最佳方案来调节室内气压和消除积雪， 从而保证膜结构的正常工作。但后乐园建成以后， 由于其昂贵的运转与维持费用，充气膜结构在日本 也停步不前。