空间张力膜建筑体系及其基本单元

空间张力膜建筑体系及其基本单元 

 空间张力膜建筑体系的基本单元为双曲抛物面单元（鞍型单元）和类锥型悬链面单元（帐篷单元）。现代膜工程的开 拓者德国建筑师奥托早期用试验方法把皂泡膜原理应用到膜面结构找形分析中，皂泡中任一点对任意轴的拉应力都相 等，也就是等应力极小曲面。现代计算机软件可直接完成空间曲面结构找形分析。 

 2．1双曲抛物面单元（鞍型单元） 

 膜篷基本单元为正方形或棱形的膜布（膜布周边设约束边索），两对角点的高差由设计确定，当对四角张拉时即可找 出双曲抛物面的空间形体，俗称鞍型膜面单元。 世界著名的伯戴尔膜工程公司的入口雨篷是一个稍有变异的鞍型膜面单元。鞍型单元构成的屋盖易于排水，投影下的 建筑空间可充分利用。澳大利亚某休养地中心庭园是用鞍型膜面群建造的遮阳篷，庭园内先竖起等距的钢桅杆，用钢 索定位桅杆后张拉鞍型膜面群，中间张拉力相互平衡，周边由钢索将拉力传至地锚上。    建筑师利用鞍型膜单元的 组合可设计出丰富多彩的建筑形体与空间。德国的一个展览馆庭园内的圆形膜篷是由六个鞍型膜单元环状拼合，中心 设环索，单元膜的外角用桅杆顶起，单元膜拼和的角用钢索拉在地锚上。 

 2．2类锥型悬链面单元（帐篷膜单元）  

 类锥型悬链面单元是由悬链线绕中心轴旋转围合而成的空间曲面，俗称帐篷膜单元。帐篷是人类早期用兽皮（膜）以 最经济的材料构筑的建筑空间， 现代索膜结构延用并发展了它的构筑模式。帐篷膜    单元中心支撑杆挂起吊环，膜 布嵌固于环上，周边 用定位杆和地锚索固定于地面或建筑的环梁上。与 鞍型膜面相比帐篷膜易筑成封闭的空间，帐篷 膜单 元更易组合成群峰膜建筑。此外，支撑膜顶的吊环    改用建在室外的桅杆与钢索吊起，室内则为便于使 用的空  旷大空间。 

 索膜建筑与传统刚性建筑相比易变形，在风作 用下会出现颤动，因此帐篷膜顶的吊环，无论是室内顶起或是室外挂起， 都应设计成允许位移的构件。 帐篷膜顶的吊环上应有防水顶帽，顶帽通常又设计 成通风罩。 美国加州某教堂，高度12m，跨度26m，是一 栋典型的帐篷膜结构建筑。为使内部空间完整，它采用三支反曲拱架替代 中心支撑杆。它的平面设计 巧妙地把教堂功能需求与帐篷膜外周底部的锚拉相结合，地锚分别设在三支反曲拱脚与两 拱间的外沿    角平分线上。帐篷膜的高耸立面造型与天国及上帝的理念相符，内部透入和谐的日光，曲线膜面与顶 部的通风窗促使底部进入的新鲜空气自然导流。 

 美国新丹佛国际机场候机楼的屋盖是由17对帐篷膜单元组成，宽67m，长274m，覆盖面积约1.8万m2。其帐篷膜单元的 顶帽做法，能够使其在风力作用下，允许膜顶摆动。候机楼内因保温、隔热和吸音的要求，篷膜材为双层，间距60cm  候机楼的周边是玻璃幕墙，幕墙和屋顶膜结构之间用连续的充气胶管做软连接。新丹佛机场所处环境气候恶劣又是地 震区，近IO年的使用，表明了索膜建筑具有良好抵御灾害能力。 

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