影響沈陽膜結構建筑形態因素及對策

影響沈陽膜結構建筑形態因素及對策

“自然物的形態是由內在力決定的”，即自然本身處在力的平衡狀態中，膜結構建筑的形態也應該符合這一自然事物的規律。從結構的角度，大型膜結構所具有的跨度大、結構柔、材料輕等特點，致使其被歸屬于典型的風敏感結構之中。尤其當建筑建造在強風地區時，屋面所承受的風荷載增大，風振效應也隨之呈現出復東性。為了避免強風荷載對于結構承載力的威脅，可通過合理的體型選擇，來減少結構的安全隱患。即在對沈陽膜結構的初步設計中，尋求一個應力平衡的曲面。而我們需要解決的關鍵問題就是：符合自然事物形態。

構成中的力的規律。具體總結看來，應注意以下幾點。

(1）提高膜張力和內應力

膜結構是以曲面變形來抵抗外力的一種柔性體系。過于平坦的造型會降低結構的剛度，增加結構在風荷載作用下的位移，并易積水發生塑性變形以至破壞。研究表明，在其他條件不變的情況下，提高膜張力可以顯著地提高結構剛度。在相同的風荷載作用下，結構的位移隨著初始膜張力的增加而減小。因此，建筑選型時要增加膜曲面的曲率，盡量選取較大負高斯曲率的曲面

另外，膜內應力也不能過大。否則會造成膜片邊緣的內力增大。不僅增加了材料費用，還會因應力集中而增加邊緣撕裂的可能性。

(2）不同地域氣候，應選擇不同的膜結構建筑形式

南方多風多雨地區，隨著緯度的降低，氣候越來越溫暖，張拉結構的布置越來越靈活，界面的圍合方式趨于開放。隨著構造體系趨于開放，形體亦趨于舒展

北部寒冷多雪地區應選擇造型曲率較大，坡度較大的大矢高體型，以利于積雪的自然滑落。此外，應考慮雙層膜保溫，建筑空間以封閉為主。

(3） 對不同形狀的膜結構，應做風洞實驗獲取風荷載系數

為了滿足建筑功能和造型的需要，膜面的體型要符合建筑師的構思，形式要力求豐富多樣。由此，導致了結構的風振特性和動力特性過于復雜，結構計算方面也變得尤為繁瑣。目前，國內沒有系統的規范和研究成果，以供抗風設計參考。但是在我國建筑結構荷我規范中，提及了坡屋面的體型系數。鑒于其可適用范圍受到多種限制，因此不能較好地應用于體型復雜的素膜張拉結構設計中。故針對不同形狀的膜結構，尤其是大型柔性屋蓋，應當做風洞實驗以獲取風荷載系數，力求在設計中就降低因強風破壞的可能性。