現(xiàn)在更多的建筑開始使用膜結(jié)構(gòu),它是指積極地利用膜狀材料,是集建筑學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、化工學(xué)、材料學(xué)及計(jì)算機(jī)學(xué)為一體的高科技工程”,由于它獨(dú)特的性能和強(qiáng)烈的視覺沖擊效果,很快被人們所接受,并出現(xiàn)了不可阻擋的發(fā)展態(tài)勢(shì)。膜結(jié)構(gòu)建筑適用范圍很廣,可用于體育建筑、展覽建筑、娛樂建筑、演出建筑、機(jī)場(chǎng)建筑及各類海濱娛樂休閑建筑及設(shè)施。
從結(jié)構(gòu)形式上膜結(jié)構(gòu)建筑可簡(jiǎn)單地概括為充氣式、骨架式和張拉式三大類口。
充氣式膜結(jié)構(gòu)是依靠膜曲面內(nèi)外氣壓差來維持膜曲面的形狀。這種索膜建筑歷史較長(zhǎng),但因在使用功能上明顯的局限性(如形象單一、空間要求氣閉等),使其應(yīng)用面較窄;但充氣式索膜體系造價(jià)較低,施工速度快,在特定的條件下又有明顯優(yōu)勢(shì)。1970年日本大阪萬國(guó)博覽會(huì)的美國(guó)館,采用的就是這種結(jié)構(gòu),它標(biāo)志著膜結(jié)構(gòu)的開始。
骨架式索膜建筑常在某些特定的建筑中被采用,是由于其結(jié)構(gòu)形式本身的局限性(骨架體系自平衡,膜體僅為輔助物,使膜體強(qiáng)度高的特點(diǎn)發(fā)揮不足等);而骨架形式與張拉形式的結(jié)合運(yùn)用,??扇〉酶挥谧兓慕ㄖЧ?。骨架式索膜體系建筑表現(xiàn)含蓄,結(jié)構(gòu)性能有一定的局限性,造價(jià)低于張拉式體系。1996年亞特蘭大奧運(yùn)會(huì)主體育館(佐治亞穹頂)為這類結(jié)構(gòu)的典型工程。
張拉式索膜結(jié)構(gòu)體系由膜體(膜材)、張拉索(邊索、谷索、脊索和拉地索)、支承結(jié)構(gòu)、錨固體系及各部分之間的連接節(jié)點(diǎn)等組成。
膜材是由高強(qiáng)度的織物基材加上聚合物涂層構(gòu)成的復(fù)合材料。膜材根據(jù)基材和表面涂層的不同,一般分為三大類:A種膜材(玻璃纖維基材、PTFE涂層)、B種膜材(玻璃纖維基材、硅酮涂層)、C種膜材(聚酯長(zhǎng)絲基材、PVC涂層)。其中A種膜材多用于美洲和日本,C種膜材在歐洲較為常見,而B種膜材由于其自身性能等原因很少采用。
膜結(jié)構(gòu)都是支承在一定的結(jié)構(gòu)體系上。根據(jù)支承條件不同可將索膜結(jié)構(gòu)支承體系分為三大類:剛性支承體系、柔性支承體系和混合支承體系。由于膜結(jié)構(gòu)靠結(jié)構(gòu)內(nèi)的預(yù)應(yīng)力來形成建筑的造型,故對(duì)支承結(jié)構(gòu)的安裝精度要求較高。在膜結(jié)構(gòu)吊裝前,須根據(jù)規(guī)范和設(shè)計(jì)要求對(duì)支承結(jié)構(gòu)進(jìn)行復(fù)測(cè),并做復(fù)測(cè)紀(jì)錄。
膜結(jié)構(gòu)體形通常都較為復(fù)雜,各種角度變化較多,且加工精度要求非常高。在制作過程中要加強(qiáng)質(zhì)量管理,保證制作精度。在膜結(jié)構(gòu)制作前,需要對(duì)工程所用膜材及配件按設(shè)計(jì)和規(guī)范要求進(jìn)行材質(zhì)和力學(xué)性能檢驗(yàn),如膜材的雙向拉伸試驗(yàn)。膜材加工制作要嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖紙?jiān)趯I(yè)車間由專業(yè)人員制作。由于索膜結(jié)構(gòu)通常均為空間曲面,裁剪就是用平面膜材表示空間曲面。這種用平面膜材擬合空間曲面的方法必然存在誤差,所以裁剪人員在膜材裁剪加工過程中加入一些補(bǔ)救措施是相當(dāng)必要的。對(duì)已裁剪的膜片要分別進(jìn)行尺寸復(fù)測(cè)和編號(hào),并詳細(xì)紀(jì)錄實(shí)測(cè)偏差值。裁剪作業(yè)過程中應(yīng)盡量避免膜體折疊和彎曲,以免膜體產(chǎn)生彎曲和折疊損傷而使膜面褶皺,影響建筑美觀。