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膜結(jié)構(gòu)作為居住空間的外表面的結(jié)構(gòu)形式,在很遙遠(yuǎn)的古代就已經(jīng)有在,將草席和獸皮、毛織物等皮樓用簡單的木柱等頂起,用繩子固定在地面上構(gòu)成穩(wěn)定的簡單住宅,這種建造方式在上古時(shí)代就開始應(yīng)用了。皮膜質(zhì)量較輕且堅(jiān)固,富含柔軟性,搬運(yùn)、臨時(shí)設(shè)置、重復(fù)使用都比較便利,現(xiàn)在游教民中仍然還有應(yīng)用,可以說,源于皮膜的應(yīng)用.

近代的膜結(jié)構(gòu)開始應(yīng)用于雜技團(tuán)的帳篷。第二次世界大戰(zhàn)后,不使用柱子而采用空氣膨脹方式的充氣膜結(jié)構(gòu)也開始出現(xiàn),并大范圍地普及開。膜結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是,只有價(jià)格較低,短間內(nèi)建造出大空間,這井不是只存在于雜技團(tuán)的帳篷,現(xiàn)代的膜結(jié)構(gòu)也同樣有這種特征。由于近年來新材料的進(jìn)一步開發(fā),有很多此類結(jié)構(gòu)在恒久建筑物上應(yīng)用的例子。

二、充氣膜結(jié)構(gòu)的力學(xué)原理

在膜結(jié)構(gòu)中,利用氣壓使膜產(chǎn)生張力,以此來抵抗外力的結(jié)構(gòu),稱為充氣膜結(jié)構(gòu)。根據(jù)充氣膜結(jié)構(gòu)力學(xué)性質(zhì)的不同進(jìn)行分類,可分為氣承式充氣膜結(jié)構(gòu)和氣脹式管狀充氣膜結(jié)構(gòu)。氣承式充氣膜結(jié)構(gòu)是把大面積的膜材周邊固定,利用膜內(nèi)外兩側(cè)的氣壓差使膜產(chǎn)生張力而形成的結(jié)構(gòu)。典型的結(jié)構(gòu)是將空氣充入裁剪成穹頂形狀的膜面內(nèi)部,使膜面鼓起形成穹頂結(jié)構(gòu)這種穹頂被稱為充氣穹頂。將空氣充入周邊牢固固定的2片膜之間,2片膜各自的力學(xué)性質(zhì)與充氣穹頂基本相同。這類結(jié)構(gòu),統(tǒng)稱為氣承式。

膜結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展及力學(xué)原理

為使膜產(chǎn)生張力,不要使穹頂內(nèi)部的氣壓比外部氣壓高。只要具備應(yīng)有的支承條件,穹頂內(nèi)部氣壓低于外部氣壓,也可以使膜面產(chǎn)生張力，氣脹式管狀充氣膜結(jié)構(gòu),是在制作成管狀的膜材內(nèi)充人空氣而形成的結(jié)構(gòu),可形象地理解為用空氣代替香腸肉來塞滿管狀膜。筆直的管狀膜充氣鼓脹水平放置,可得到梁，彎曲的管狀膜充氣鼓脹形成拱充氣拱。把多根這樣的充氣梁或拱并排連接起來,可創(chuàng)造出建筑空間。并列的梁或拱并不是相互獨(dú)立的,而是用連接構(gòu)件連接成整體使用。管狀的充氣膜結(jié)構(gòu),被稱為氣脹式充氣膜結(jié)構(gòu)。

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