張拉膜結(jié)構(gòu)的空間創(chuàng)造力:建筑并不是簡單的材料堆砌,如今的建筑對于個(gè)性化的訴求越來越多,張拉膜擁有的空間創(chuàng)造力,在建筑材料中處于地位。
建筑是一種為實(shí)現(xiàn)目標(biāo)而進(jìn)行的一系列分析、實(shí)現(xiàn)與完善的工作。這個(gè)目標(biāo)體現(xiàn)了人們的訴求,空間創(chuàng)造力是檢驗(yàn)建筑實(shí)力的重要因素。張拉膜起初并不是作為性建筑,后來隨著膜材料的發(fā)展,其慢慢變成了性建筑中的重要組成部分。張拉膜可以把自然形態(tài)與功能有機(jī)結(jié)合,已經(jīng)超出了建筑的范疇,可以歸到藝術(shù)品一類。建筑藝術(shù)是一種造型藝術(shù),建主要體現(xiàn)在造型上,這就要涉及結(jié)構(gòu)問題。美一般有三種:自然美、藝術(shù)美以及技術(shù)美,在張拉膜建筑中,自然美蘊(yùn)含在技術(shù)美當(dāng)中,技術(shù)美又體現(xiàn)了藝術(shù)美,三個(gè)層次有機(jī)結(jié)合構(gòu)成了膜結(jié)構(gòu)獨(dú)特的空間美。張拉膜建筑的研究和形成過程正是借鑒了自然事物形態(tài)構(gòu)成中力的規(guī)律,從而使膜建筑的結(jié)構(gòu)技術(shù)之美中孕育著自然美。張拉膜以輕、省的預(yù)張力結(jié)構(gòu)的形態(tài)給我們以美感,以科學(xué)的結(jié)構(gòu)創(chuàng)造出美的建筑形態(tài),以技術(shù)美創(chuàng)造藝術(shù)美。
對于張拉膜的美我們已經(jīng)無需多言了,空間創(chuàng)造力是膜結(jié)構(gòu)的生存之本,畢竟現(xiàn)在的建筑需要“美”的時(shí)候太多了。
膜結(jié)構(gòu)建筑形式的分類:從結(jié)構(gòu)上分可分為:骨架式膜結(jié)構(gòu),張拉式膜結(jié)構(gòu),充氣式膜結(jié)構(gòu)3種形式⒈骨架式膜結(jié)構(gòu)(Frame Supported Structure)以鋼構(gòu)或是集成材構(gòu)成的屋頂骨架,在其上方張拉膜材的構(gòu)造形式,下部支撐結(jié)構(gòu)安定性高,因屋頂造型比較單純,開口部不易受限制,且經(jīng)濟(jì)效益高等特點(diǎn),廣泛適用于任何大,小規(guī)模的空間。⒉張拉式膜結(jié)構(gòu)膜結(jié)構(gòu)以膜材、鋼索及支柱構(gòu)成,利用鋼索與支柱在膜材中導(dǎo)入張力以達(dá)安 定的形式。除了可實(shí)踐具創(chuàng)意,且美觀的造型外,也是展現(xiàn)膜結(jié) 構(gòu)精神的構(gòu)造形式. 大型跨距空間也多采用以鋼索與壓縮材構(gòu)成鋼索網(wǎng)來支撐上部膜材的形式。因施工精度要求]高,結(jié)構(gòu)性能強(qiáng),且具豐 富的表現(xiàn)力,所以造價(jià)略高于骨架式膜結(jié)構(gòu)。
膜結(jié)構(gòu)作為一種新型的空間張拉體系,它有著不同于其他傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系的特點(diǎn)。自然狀態(tài)下的膜材抗壓、抗彎、抗剪能力都很弱,這使得自然狀態(tài)下的膜結(jié)構(gòu)不具有確定的形狀和承受荷載的能力,只有對膜材施加一定的預(yù)應(yīng)力狀后才能形成固定空間曲面形狀,并使結(jié)構(gòu)形成了一定的剛度和穩(wěn)定性。
??由于膜結(jié)構(gòu)自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),使得索膜結(jié)構(gòu)與其它結(jié)構(gòu)體系相比,有著自己分析和設(shè)計(jì)方法。膜結(jié)構(gòu)的分析過程可分為以下幾個(gè)方面:
??1、膜結(jié)構(gòu)的形態(tài)分析。
??所謂形態(tài)分析就是尋求滿足建筑功能要求的理想幾何形狀和合理的初始應(yīng)力狀態(tài)的分析過程。理想的幾何形狀就是膜結(jié)構(gòu)的“形”,合理的初始應(yīng)力狀態(tài)就是對應(yīng)于理想結(jié)構(gòu)形狀的“態(tài)”,這個(gè)過程是一個(gè)復(fù)雜的力學(xué)平衡問題,現(xiàn)在已經(jīng)有很多學(xué)者在致力于這方面的研究,并取得了一定的科研成果。目前常用的方法有動(dòng)力松弛法,力密度法,非線性有限元法。
??2、膜結(jié)構(gòu)的靜力分析。
??膜結(jié)構(gòu)在靜力分析中的荷載主要是雪荷、風(fēng)荷和膜材自重,在荷載的作用下結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)褶皺。褶皺的出現(xiàn)會(huì)對結(jié)構(gòu)的美觀和受力性能造成影響,并且在褶皺的低洼處還有可能累積雨雪、甚至?xí)斐赡げ牡木植科茐模M(jìn)而影響結(jié)構(gòu)的正常工作。因此更多的了解褶皺的特性,使得在實(shí)際工程中盡可能的避免褶皺的出現(xiàn)是一項(xiàng)很有意義的工作。
??3、膜結(jié)構(gòu)的動(dòng)力分析。
??膜結(jié)構(gòu)的動(dòng)力分析主要是考慮在風(fēng)荷載作用下結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)。膜結(jié)構(gòu)作為一種柔性結(jié)構(gòu)對風(fēng)荷載的響應(yīng)十分明顯,并會(huì)出現(xiàn)十分復(fù)雜的非線性振動(dòng)。目前國內(nèi)外在這方面的研究也處于探索階段。
??4、膜結(jié)構(gòu)的裁剪分析。
??形態(tài)分析膜結(jié)構(gòu)一般為不可展分段光滑連續(xù)的曲面,在實(shí)際的工程中需要對平面膜材進(jìn)行裁剪拼接。裁剪分析的結(jié)果會(huì)直接影響到實(shí)際工程中的結(jié)構(gòu)形式和理論分析結(jié)果的近似程度和荷載分析的準(zhǔn)確性。