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          膜結構從帳篷到永久性建筑

          時間:2022-04-15 作者:超級管理員

            過去,人們習慣于將膜結構視為帳篷,而帳篷只能被視為臨時建筑——不夠堅固、不防火、不保暖或隔熱?,F在我們要看的是帶有薄膜結構的帳篷,關鍵問題是材料。

            起初,大阪世博會的美國館是一座臨時展覽館。所用的膜材料是涂有聚氯乙烯(PVC)的玻璃纖維織物,這并不先進,但它也經受住了兩次臺風的考驗,速度超過每小時140公里。

            通過這個項目,設計師們認識到一種強度更高、耐久性更好、不燃燒的建筑面料,

            需要透光和自清潔。美國制造商在20世紀70年代開發的玻璃纖維織物滿足上述要求。

            主要改進是涂層表面層采用聚四氟乙烯(PTFE,商品名Teflon Teflon)。1973年,加州拉維斯學院(ravis college)學生活動中心的屋頂首次使用了這種材料。

            經過20多年的測試,該材料仍然保持70-80%的強度,仍然透明,不會褪色。拉文學院膜結構的應用經驗表明,涂有PTEE表面層的玻璃纖維織物不僅具有足夠的抗拉強度,而且在使用功能上具有良好的耐久性。

            從樂觀的估計來看,這種材料的使用壽命將比最初估計的25年長得多。

            同時,一種價格低廉、涂有PVC的聚酯織物的性能也有了很大的提高。制造商在原涂層外添加一層。比較成熟的是聚偏二氟乙烯(PVF,商品名tediar)和聚偏二氟乙烯(PVDF)。該層不僅能保護織物不受紫外線照射,還能大大提高自清潔性能,使滌綸織物的使用壽命提高到15年;可用于永久性建筑。

            1975年,在密歇根州龐蒂亞克建造了一座平面尺寸為243.9x183米的銀色穹頂。

            這是空氣支撐膜結構首次應用于永久性大型體育場。

            此后,北美建造了九座類似的膜結構,包括美國的明尼阿波利斯和加拿大的溫哥華。

            盡管像這樣的充氣式建筑已經發生了幾次令人不快的倒塌,但膜結構終于進入了永久性建筑的行列。經過十多年的漂泊,日本在1988年建造東京后天堂棒球場時也采用了氣承式膜結構。

            早期建造的膜結構大多為開放式或位于氣候溫和的地區,

            膜材料的封閉能力沒有得到充分發揮。然后在寒冷和多雪地區,這將是對膜結構作為永久性建筑的真正考驗。

            1983年在加拿大加格里建造的林賽公園體育中心就是一個例子。在這座橢圓形建筑中,游泳館和田徑館分別占一半,兩個場館之間由一個跨度為122米的格子鋼拱門隔開。

            鋼拱與周圍圈梁之間的鋼索網支撐著折線膜屋頂。采用涂有PTEE的玻璃纖維織物,電纜網下設置纖維棉隔熱層。屋頂不僅可以防寒,還可以通過4%的光線,

            這足以避免白天的人工采光。此外,在隔熱層下面還有一層薄薄的蒸汽隔熱層,可以起到吸聲作用。

            位于日本冰雪之鄉秋田縣,積雪最深可達150厘米。天空穹頂體育館建于1990年。它的形狀是從球體截取的,長邊130米,短邊100米。這個體育館的設計理念來自當地著名的雪洞,但感覺像是在戶外。

            屋蓋的承載力為正交網格空間拱體系。長向采用空腹拱和鋼索,短向采用鋼管拱。

            長鋼索用于對膜表面施加張力,并與屋頂上的骨架形成V形槽,以便于雪滑。

            靠近屋頂的鋼管拱作為輸送暖空氣的通道,不僅融化了積雪,還解決了膜表面的冷凝問題。膜材料為單層玻璃纖維織物,透光率可達10%。仰望田野的屋頂,給人一種透明和明亮的感覺。秋田穹頂是寒冷地區建造大跨度膜結構的成功范例。



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