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膜結構的昨天今天和明天
查看:89  發稿日期:2018-07-24 19:50:45
膜結構的昨天
膜結構是由高強薄膜材料及加強構件(鋼架、鋼 柱或鋼索)通過一定方式使其內部產生一定的預張應力以形成某種空間形狀,作為覆蓋結構,並能承受一定的外荷載作用的一種空間結構形式,其造型非常優美靈 活。膜結構自20世紀90年代在我國興起,以其新穎而簡約的形態、高強的材料性能和極輕的自重,確立了其在建築結構中的重要地位,其研究和應用得到眾多相 關科研人員的重視和青睞。
中國建築科學研究院教授藍天回顧了膜結構在中國的10年發展曆程以及成立中鋼協膜結構委員會的過程。藍天說,隨著膜結構在我國的廣泛應用,急需一個行業組織對行業進行管理、組織學術交流,而當時的日本、澳大利亞都建立了膜結構協會。
據藍天介紹,鑒於當時的國情,有識之士認為最簡便和快速的辦法是在中國鋼結構協會空間結構分會的基礎上成立一個膜結構的專業組織。2002年12月6日,中鋼協膜結構委員會正式成立,會議討論並通過了中鋼協膜結構委員會工作條例。
藍天說,膜結構行業的發展難免魚龍混雜,很多 單位無法分清企業技術水平的高低,“試行膜結構會員級別製”是中鋼協膜結構委員會成立伊始就有的想法。但是,在中國,行業的資質是由政府管理的,在多次與 有關主管部門反映無果的情況下,中鋼協膜結構委員會參考國外行業協會經驗,提出了等級會員這一管理辦法,並受到企業的積極支持。自2003年5月啟動膜結 構企業等級會員資質工作以來,截至目前,中鋼協膜結構委員會共有79個等級會員,其中一級12個、二級26個、三級41個。由於會員等級需要定期進行複 評,會員們都按照更高的標準來提高管理水平和技術水平,從而使中鋼協膜結構委員會能有效地進行行業管理。據劉毅介紹,中鋼協膜結構委員會是在藍天的倡議下 成立的。
膜結構的今天
很多人都知道“水立方”是膜結構工程的代表, 其實,作為2008年奧運會開、閉幕式場館的“鳥巢”也是膜結構工程的一個代表。曾擔任2008工程建設指揮部辦公室副主任的王剛對中國鋼結構協會在奧運 工程建設期間給予的幫助表示了由衷的感謝。王剛表示,北京市住房和城鄉建設委員會將大力支持鋼結構行業的發展。
據上海交通大學土木工程係教授龔景海介紹,早 在20世紀60年代~80年代,扁氣承式膜結構屋蓋在美國、日本、加拿大等國家(地區)得到廣泛的應用,由於其屋蓋矢高較低導致雨雪的累積,從而引起局部 甚至整體坍塌的事故。此後,人們采用了大矢高使雨雪迅速滑落的類筒形或球形充氣式膜結構,並得到了廣泛的應用。龔景海說,由於充氣式膜結構是唯一使用了免 費的建築材料——空氣作為支撐結構,與其它結構形式相比充氣膜結構具有以下7大特點:第一,經濟性。充氣膜結構造價低廉,尤其用於大跨度、地質條件差的情 況更具價格優勢。充氣膜結構是用唯一免費的空氣做支撐結構,省去傳統結構的剛性支撐費用;充氣膜結構的基礎也隻是承受膜體的上浮力,對地基承載力無任何要 求。且單位造價不隨跨度的增大而增加,是超大空間最經濟的解決方案。膜材料本身具有自潔、高強、耐久、耐火等性能,根據選用不同的膜材,使用年限在10 年~30年之間,使用期限內膜材料是免維護的;即便在使用過程中有局部破損,很容易修補且無需費用。第二,施工周期短。膜結構從設計到施工僅需1個月~2 個月便可完成,且大部分是在工廠完成,現場安裝僅需10天~15天。第三,大跨度、大空間。目前,膜結構可做成300米(長)×150米(寬)×50米 (高)的連續無柱大空間,可覆蓋從高爾夫練習場到幾個足球場大的麵積。第四,可以整體移動。充氣膜結構很容易進行拆卸和安裝,便於整體移動。第五,氣密性 能好。膜材料是由布基、聚酯塗層和麵層組成,因此膜材料本身具有很好的氣密性和水密性。用於具有揚塵、有毒氣體等儲存倉及處理車間,具有很好的環保性能。 第六,節能環保。膜材料是具有一定透光率的材料,白天使用可不用人工照明;采用雙層膜加保溫材料組成的膜結構具有很好的保溫隔熱性能,是常規建築能耗的 1/3左右。膜材料本身可以回收利用,在建造和拆除過程中幾乎沒有建築垃圾和環境汙染。第七,現代時尚。膜結構從膜材料到設計安裝科技含量很高,被譽為 21世紀的建築,代表著建築的高科技;膜結構時尚、優美和現代,往往能得到意想不到的建築景觀效果。由於充氣膜結構具有其它建築結構形式不可比擬的獨特優 點,目前在我國被廣泛應用於體育、展覽、文化、工業、農業及軍事等領域。
膜結構的明天
中國鋼結構協會空間結構分會理事長張毅剛通過對2012年韓國麗水世博會、2012年英國倫敦奧運會、2014年將在巴西舉辦的世界杯場館建設分析認為,膜結構將不斷拓寬其應用範圍。
據張毅剛介紹,韓國麗水世博會國際館屋蓋造型 的寓意為麗水的海浪與島嶼,采用鋼結構骨架支承膜結構。屋麵上共有11個“島嶼”、7個不同大小形狀。其中,最小的是14米×14米×5.3米,重約95 千克;最大的22米×18米×7.8米,重約203千克。張毅剛說,屋麵上的“島嶼”既是造型,同時在其內部
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