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膜結構四種形態中的形與力的巧妙運用
膜結構的形態是多種多樣的,基本可以分為四大類:鞍形、傘形、拱支式和脊谷式四種。今天跟著膜結構公司了解膜結構這四種形態中的形與力的巧妙運用。
鞍形曲面由四個不共面的角點和連接角點的邊緣構件圍合而成,是典型的互反曲面形式。在這四個角點中,通常有兩個對角點為高點(HP),另兩個為低點(LP)。對于菱形平面的鞍形膜結構,可定義兩對角點間的水平距離 L 為跨度,高點(或低點)與跨中點間的高差f 為矢高,f / L為矢跨比。矢跨比是控制鞍形曲面形狀的重要參數。矢跨比越大,膜面曲率越大,結構剛度就越好;通常矢跨比在 1/ 8~1/ 12之間。鞍形膜結構的適用跨度較小,一般多用于膜結構小品中。
2.傘形
傘形結構是張拉膜工程常見的形態之一。這種結構形式的特點在于,膜單元的周邊相對位置較低,多固定在剛性邊梁或柔性邊索上;在膜單元的中部設有一個或多個高點,多通過獨立柱、飛柱或懸掛環的支承來實現;整個膜面呈錐形。傘形結構還可用于倒置工程。
3.拱支式
拱支式膜結構以拱為膜材提供連續的支承點,結構平面多為圓形或近似橢圓形。當跨度較大時,常在中間拱與下部邊緣構件之間布置正交索網。拱支式膜結構多用于封閉式建筑中。
4.脊谷式
脊谷式膜結構是在兩高點之間布置相互平行的脊索、在兩低點之間布置谷索,高低相間,曲面呈波浪形;脊索和谷索之間的膜面形成負高斯曲率曲面。當結構跨度較大或荷載較大時,還可在脊索和谷索之間適當布置一些橫向的加強索。脊谷式膜結構的結構平面多呈矩形。
上述的四種形態各不相同,各自各自的用處,但是這四種形態都是形與力的巧妙運用設計出來的。市面上的膜結構工程形態豐富而多彩,它們的形態都是以這四種形態作為基礎設計的。我們在設計時可以根據基礎造出更新穎的膜結構產品。