膜結構的形態(tài)是多樣的。從其基本構成來看,它們大多數(shù)已從四個基本形狀演變而來:鞍形,傘形,拱形和山脊形。深入分析這四種典型結構形式的表面成分和機械特性將有助于增進對膜結構形狀和作用力的理解。白銀膜結構廠家將在本文中向您介紹。
1.拱支式
拱形支撐的膜結構使用拱形為膜材料提供連續(xù)的支撐點,并且結構平面通常為圓形或近似橢圓形。當跨度較大時,通常在中拱和下邊緣構件之間布置正交的電纜網(wǎng)。拱支撐的膜結構主要用于封閉的建筑物。
2.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。
3.鞍形
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)。鞍形膜結構的邊緣構件可以是混凝土梁或空間鋼桁架,即形成所謂的剛性邊界;也可以采用邊索,通過對其施加較大的預張力形成柔性邊界。由于柔性邊界可以較好地適應膜面的變形,避免膜面在安裝和受荷過程中出現(xiàn)褶皺,因而較為常用。
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(shù)。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。
4.傘形
傘形膜結構也是常見的張拉膜結構形式之一。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(huán)的支承來實現(xiàn);整個膜面呈錐形。為了避免在高點附近的膜材內(nèi)部應力過大,當膜單元跨度較大時,可在高點和邊界支承點之間設置脊索,以改變結構內(nèi)部的傳力路徑,避免膜材出現(xiàn)應力集中。傘形曲面還可以倒置應用于工程中。
盡管上述四種基本形式的形狀是不同的,但是它們都遵循這樣的原理,即應通過剛性支撐構件或連接器在膜表面上形成一系列的高低點。這是往復曲面的基本特征,也就是說,往復曲面的邊界不會位于同一平面上。掌握了這一原理后,在實際設計中,可以根據(jù)支撐構件(桅桿,拱形或環(huán)形)的形式及其對膜的支撐方式(點支撐或線支撐)選擇合適的膜結構建模形式。
以上四種基本形式只是加深理解的簡單歸納。實際膜結構停車棚的形狀遠非簡單,甚至可以說幾乎沒有相似之處。即使這四種基本形式也可以具有各種變形。在實際設計中,我們不能堅持下去,而應該把握自然,光滑的膜結構的本質(zhì),創(chuàng)造出更多新穎獨特的膜結構作品。