景观膜结构为什么可以设计不同造型,膜结构工程使用的顶棚材料为张拉膜,这种膜材料为高强度柔性材料,可拼接,可焊接。固膜结构造型可根据业主需求设计成不同造型的结构样式。
膜结构的设计主要包括体形设计、初始平衡形状分析、荷载分析、裁剪分析等四大问题。通过体形设计确定建筑平面形状尺寸、三维造型、净空体量,确定各控制点的坐标、结构形式,选用膜材和施工方案。初始平衡形状分析就是所谓的找形分析。由于膜材料本身没有抗压和抗弯刚度,抗剪强度很差,因此其刚度和稳定性需要靠膜曲面的曲率变化和其中预应力来提高,对膜结构而言,任何时候不存在无应力状态,因此膜曲面形状最终必须满足在一定边界条件、一定预应力条件下的力学平衡,并以此为基准进行荷载分析和裁剪分析。膜结构找形分析的方法主要有动力松弛法、力密度法以及有限单元法等。膜结构考虑的荷载一般是风载和雪载。在荷载作用下膜材料的变形较大,且随着形状的改变,荷载分布也在改变,因此要精确计算结构的变形和应力要用几何非线性的方法进行。荷载分析的另一个目的是一确定索、膜中初始预张力。在外荷载作用下膜中一个方向应力增加而另一个方向应力减少,这就要求施加初始张应力的程度要满足在最不利荷载作用下应力不致减少到零,即不出现皱褶。因为膜材料比较轻柔,自振频率很低,在风荷载作用下极易产生风振,导致膜材料破坏,如果初始预应力施加过高,膜材涂变加大,易老化且强度储备少,对受力构件强度要求也高,增加施工安装难度。因此初始预应力的确定要通过荷载计算来确定。经过找形分析而形成的摸结构通常为三维不可展空间曲面,如何通过二维材料的裁剪,张拉形成所需要的三维空间曲面,是整个膜结构工程中最关键的一个问题,这正是裁剪分析的主要内容。
膜结构设计软件主要有如下:
1。德国膜结构设计软件easy10.0,
2。意大利膜结构设计软件forten4000,
3。同济大学膜结构设计软件3D3S11.0
4。上海交大膜结构设计软件SMCAD4.0
5。新加坡膜结构设计软件WinFabric
6。日本太阳膜结构设计软件Images
7。中国建筑科学研究院结构所空间结构室膜结构设计软件MEMBS
8。澳大利亚膜结构设计软件FABDES
膜结构材料是由基布和涂层两部分组成,基布主要采用聚酯纤维和玻璃纤维材料,涂层材料主要聚氯乙烯和聚四氟乙烯。
膜材的介绍
常用膜材为聚酯纤维覆聚氯乙烯(PVC)和玻璃纤维覆聚聚四氟乙烯(PTFE)。PVC材料的主要特点是强度低、弹性大、易老化、徐变大、自洁性差,但价格便宜,容易加工制作,色彩丰富,抗折叠性能好。其寿命可达到15年左右,为改善其性能,可在其表面涂一层聚四氟乙烯(PTFE)涂层,提高其抗老化和自洁能力。PTFE膜材料强度高、弹性模量大、自洁、耐久耐火等性能好,但它价格较贵,不易折叠,对裁剪制作精度要求较高,寿命一般在30年以上,适用于永久建筑。
膜结构是建筑结构中最新发展起来的一种形式,它以性能优良的织物为材料,利用柔性钢索或刚性支撑结构将面绷紧,从而形成具有一定刚度、能够覆盖大跨度空间的结构体系。自从1970年代以来, 膜结构在国外已逐渐应用于体育建筑、商场、展览中心、交通服务设施等大跨度建筑中。 膜结构已成为结构设计选型中的一个主要方案。成为化纤纺织品应用的一个重要领域。膜结构近年来在中国建筑结构中也有长足的进展。
光学性能
膜材料可滤除大部分紫外线,防止内部物品褪色。其对自然光的透射率可达25%,透射光在结构内部产生均匀的漫射光,无阴影,无眩光,具有良好的显色性,夜晚在周围环境光和内部照明的共同作用下,膜结构表面发出自然柔和的光辉,令人陶醉。
自洁性能
PTFE膜材和经过特殊表面处理的PVC膜材具有很好的自洁性能,雨水会在其表面聚成水珠流下,使膜材表面得到自然清洗。
保温性能
单层膜材料的保温性能与砖墙相同,优于玻璃。同其他材料的建筑一样,膜建筑内部也可以采用其他方式调节其内部温度。例如:内部加挂保温层,运用空调采暖设备等。
防火性能
如今广泛使用的膜材料能很好地满足对于防火的需求,具有卓越的阻燃和耐高温性能,达到法国、德国、美国、日本等多国标准。
力学性能
中等强度的PVC膜:其厚度仅0.8mm,但它的拉伸强度相当于钢材的一半。中等强度的PTFE膜:其厚度仅1.0mm,但它的拉伸强度已达到钢材的水平。膜材的弹性模量较低,这有利于膜材形成复杂的曲面造型。