景观膜结构
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张拉膜结构

2021-09-14 09:35:22
张拉膜结构
详细介绍:

张拉膜结构是一种构造仅携带元件的张力和无压缩或弯曲。拉伸这一术语不应与张拉整体相混淆,张拉整体是一种具有拉伸和压缩元素的结构形式。张拉膜结构是最常见的薄壳结构类型。大多数张拉膜结构由某种形式的压缩或弯曲元件支撑,例如桅杆,压缩环或梁。

张拉膜结构是最经常用作屋顶,因为它们可以经济地和有吸引力的跨越大的距离。张拉膜膜结构也可以用作完整的建筑物,一些常见的应用是体育设施,仓储和存储建筑物以及展览场地。

在二十世纪后期,张拉膜结构形式只在大型结构中得到了更严格的分析和广泛应用。长期以来,拉伸结构一直用于帐篷中,其中绳索和帐篷杆为织物提供预张力并使其承受负荷。

俄罗斯工程师最早开发张拉膜结构,壳和膜的应力和变形实际计算。Shukhov 为1896年的Nizhny Novgorod Fair设计了八个拉伸结构和薄壳结构展览馆,占地面积27,000平方米。最近大规模使用膜覆盖的张拉膜结构是Sidney Myer音乐碗,建于1958年。

安东尼奥·高迪反过来使用这个概念为Colonia Guell教堂创造了一个仅压缩的结构。他创建了教堂的悬挂张拉膜模型,以计算压缩力并通过实验确定柱和拱顶几何形状。

这个概念后来得到了德国建筑师兼工程师Frei Otto的支持,他首次使用这个概念是在蒙特利尔67世博会建造西德馆。奥托接下来要使用的理念,为奥林匹克体育场的屋顶1972年夏季奥运会在慕尼黑。

具有显着张力构件的结构类型

结构形式

空气支撑结构是拉伸结构的一种形式,其中织物封套仅由加压空气支撑。

大多数织物结构的强度来自双弯曲形状。通过迫使织物呈现双曲率,织物获得足够的刚度以承受其承受的载荷。为了产生足够双重弯曲的形状,通常需要预拉伸或预应力织物或其支撑结构。

寻找形式

依赖于预应力来获得其强度的结构的行为是非线性的,因此除了非常简单的电缆之外的任何东西在20世纪90年代之前都非常难以设计。设计双曲线织物结构的最常见方法是构建最终建筑物的比例模型,以便了解它们的行为并进行形式寻找练习。这种比例模型通常使用袜子材料或紧身衣或肥皂膜,因为它们以与膜结构非常相似的方式表现。

肥皂膜在每个方向上具有均匀的应力并且需要形成封闭的边界。它们自然形成最小的表面 – 具有最小面积并且体现最小能量的形式。然而,它们很难衡量。对于大型胶片,其重量会严重影响其形状。

线性结构

悬索桥

垂褶的电缆

斜拉梁或桁架

电缆桁架

直拉索

三维结构

自行车车轮(可用作水平方向的车顶)

3D电缆桁架

Tensegrity结构

表面应力结构

预应力膜

气动应力膜

面料结构


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