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1、膜結構與膜材料
膜結構(MembraneStructure),也即張拉膜結構(TesionedMembraneStructure),是依靠膜材自身的張拉力
和特殊的幾何形狀而構成的穩定的承力體系。膜只能承受拉力而不能受壓和彎曲,其曲面穩定性是依靠互反向的曲
率來保障,因此需制作成凹凸的空間曲面,故習慣上又稱空間膜結構。
1917年美國蘭徹斯特建議利用新發明的電力鼓風機將膜布吹脹,作野戰醫院,但沒有真正成為使用的產品。19
46年,一位名為貝爾德的人為美國軍方做了一個直徑15m圓形充氣的雷達罩,由此而衍生出了新的膜結構工業產業。
最受人注目的是1967年FreiOtto設計的加拿大蒙特利爾博覽會上的西德館,其以輕質透明有機織片作為頂部結構,
開了膜結構商業化的先河。1970年日本大阪萬國博覽會上一座氣承式膜結構的擬橢圓形美國館(尺寸140×83.5m)
,首次采用了聚氯乙烯(PVC)涂層的玻璃纖維織物,這是世界上第一個大跨度的膜結構。以后,膜結構象雨后春筍
,迅速發展。
膜結構的發展總是和膜材(MembraneMaterial)的進步分不開的,下面先介紹膜材料。 膜材的主要特征如下:
?。?)拉伸性能
膜材的拉伸性能包括拉伸強度(TensionnStrength)、拉伸模量(ModulusofElasticity)和泊松比(Poisson‘sR
atio)三個力學指標。膜材本身不能受壓也不能抗彎,但具有很高的拉伸強度,所以要使膜結構正常工作就必須引入預
拉力、并形成互反曲面。通常膜材料的拉伸強度都可達100MPa以上。
及其撕裂強度、正交異向性、蠕變和松弛、非力學性質:安全方面的性質,如耐久性、防火性能、防雷性能等;非安全方面性質,如隔音或音響性能、自潔性能等等。
由于膜結構的造型要求和膜材自身特性的原因,膜結構設計與其它結構有很大的不同。膜結構設計包括形狀確定(“找形”,FormFinding)、荷載分析(LoadingCaseAnalysis)和裁剪分析(CuttingPattern)等三方面內容。