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上海张拉膜:张拉膜结构建筑浅析

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编辑时间 : 2020-09-23

上海张拉膜:张拉膜结构建筑浅析

张拉膜建筑是一种代表当今建筑技术和材料科学发展水平的新型结构形式。虽然现代张拉膜结构诞生不久,但人类利用薄膜作为建筑材料的历史却已经很久远了,最早可以追溯到远古时代世界各地的帐篷结构。这些薄膜结构具有了现代张拉膜结构的雏形,但是受到当时结构和材料技术条件的限制,这种结构在结构强度、 刚度, 空间维护等方面还远远不能达到永久建筑的要求。1967年,德国学者弗赖·奥托在加拿大蒙特利尔国际博览会上设计的德国馆被认为是第一座真正意义上的张拉膜结构建筑。从此,张拉膜结构建筑真正登上了建筑舞台。当前,世界许多国家尤其是发达国家都在致力于膜结构建筑的研究与开发,膜结构建筑也从临时的、小型的建筑逐渐迈向永久的、大跨度的规模。

张拉膜结构建筑体系通常由三部分组成:

一、形成曲面结构的张拉膜材。膜材作为结构材料,要能够抵抗一定的荷载而不致引起大的变形,所以必须具备一定的强度和刚度要求。又要实现作为围护材料所需要的各项建筑性能,如美观、遮盖、防火、耐久等,它还需要满足各种性能要求。

二、用于加强膜面的脊索和谷索,以及将膜内力传向支承结构的边索。加强索除其对于膜面受力方面的加强作用外,更重要的是起到了改变建筑造型的作用。尤其是谷索和脊索的灵活设置可能会对整个建筑带来奇妙的视觉效果。

三、支承索膜体系的支架结构。支架结构最常用的是钢结构,也可采用混凝土结构,甚至在某些情况下可以采用木结构或其他结构。支架结构满足将索膜体系的内力传递到基础这一结构要求以外,其可以采取变化多样的形式,以实现不同的建筑造型。虽然张拉膜结构相对于其他结构形式来说初期造价较贵,对施工技术要求高,寿命相对较短,但是它有其自身的一些建筑优势。张拉膜结构施工迅速,结构构件可以在工厂加工制作,然后在现场装配安装,安装过程不需要架设脚手架,降低了建设费用提高了安全性。张拉膜结构建成以后有很好的耐久性和自洁性,很少甚至不需要进行使用维护。薄膜材料质量很轻,每平方米大概 700~1700 克。轻质的结构材料大大减少了结构自重和材料运输的成本。轻质的结构和较大的结构变形能力还使张拉膜结构能够吸收震动,减轻地震对建筑的破坏作用,十分适合地震多发地区。薄膜材料具有一定的透光性能,常用膜材能透过大概4%~16%的光线。在白天建筑内部不需要人工照明,减少了建筑的能量消耗。在夜晚室内的灯光从膜面透出来,勾勒出张拉膜结构雕塑般的形体,成为夜晚的一道风景。薄膜材料具有很高的反射率,大量的阳光热辐射能被膜材反射回去,张拉膜结构极小的结构体量使其不会吸收大量的热量,减少了建筑的空调负担,十分适合炎热地区的气候。通过设置双层薄膜或多层薄膜结构,增加透明保温层能使张拉膜结构保持透光性的同时能大大提高结构的隔热系数,使其适应严寒的气候。张拉膜最大最吸引人的优势就是它那优美典雅的有机造型,总能抓住参观者的目光,赋予建筑鲜明的视觉特点,改变了公众传统的建筑印象和建筑审美,丰富了建筑师的创作手法。

随着时代的进步和科技的发展,张拉膜结构体系以其无与伦比的优越性越来越广泛的应用于各个领域。与其他建筑不同的是,它特别需要建筑师与结构工程师的密切配合或集于一身去进行建筑造型创造与设计。因而建筑师在张拉膜结构建筑的设计时,要掌握基本的结构概念,充分了解结构构成原理,并深刻理解其结构体系特点,将张拉膜结构体系的内在逻辑规律通过艺术的形式表达出来,达到力与形的统一;用合理优美的的膜结构形式来强化建筑自身的创作意图,达到形与意的统一。在此基础上,充分重视建筑的场所特性与人和空间的关系,使张拉膜结构技术在更高层次上实现与情感的抒发融为一体,创作出更精彩、更具生命力的建筑作品。

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