近幾年國際上有三個較大的活動:2012年5月韓國麗水世博會,2012年7月英國倫敦奧運會,以及將于2014年舉行的巴西世界杯,圍繞這些活動興建了許多工程,其中不乏優秀的膜結構工程。同時,國際殼體與空間結構學會(IASS)在不到一年的時間召開了兩次大會:2011年9月IABSE-IASS 倫敦大會上,交流了約800篇論文,2012年5月IASS-APCS首爾大會上交流了約300篇論文。2012年年初,國際工業織物協會(IFAI)2011年度33個獲獎項目頒布。筆者收集了其中有特點的膜結構工程、項目以及關于膜結構的研究,從中可以看出膜結構的發展趨勢。
一(yi)、大型工程應用如(ru)火如(ru)荼
1、張(zhang)拉式(shi)膜(mo)結構
美國休斯頓米切爾表演藝術中心(xin)是(shi)Horst Berger的(de)收官之作,是(shi)典型的(de)張拉式膜結構。1990 年建成的(de)該項目僅(jin)3000 席位(wei)(wei), 2009 年5月(yue)經過改擴建,達到6000 個(ge)席位(wei)(wei)。
沙特阿(a)拉伯麥(mai)加DoKEEP大(da)廈(sha)七棟大(da)樓頂(ding)的(de)連體帳(zhang)篷結構(gou)總面積15000 m 2,帳(zhang)篷里包含私人房間(jian)、 酒店(dian)設施及食肆等,是典(dian)型(xing)的(de)張拉式膜(mo)結構(gou)。這樣成片的(de)高(gao)層樓頂(ding)應(ying)用張拉式膜(mo)結構(gou)還(huan)很(hen)少見,工程難度主要是在300米高(gao)空的(de)安裝。
2、骨架(jia)支承式膜結構(gou)
巴西薩爾瓦多的(de)新水(shui)源球場(chang)(Fonte Nova),建(jian)于1951年。為迎(ying)接(jie)巴西世界杯進行(xing)改建(jian),56000座,屋(wu)面采用28000 m2 PTFE膜材。
巴西東南(nan)部(bu)貝洛(luo)奧里藏特的米內羅球(qiu)場(chang)(Mineirao),建(jian)于1965年。此次(ci)翻新(xin)改建(jian)為66805座,屋面采用13000m2 TiO2/PTFE膜材(cai)。
巴(ba)西(xi)2014年世界杯在(zai)建(jian)足球場(chang)(chang)的(de)(de)報(bao)道不(bu)多,從收集到的(de)(de)資料看還有(you)翻新改建(jian)的(de)(de)里約熱內盧87101座的(de)(de)馬拉卡納(na)球場(chang)(chang)(Maracana)和巴(ba)西(xi)南(nan)方阿雷格里港50287座的(de)(de)何(he)塞 · 皮涅羅 (Jose Pinheiro Borda)河(he)濱競技場(chang)(chang)也采用了膜結構。
韓(han)國晉(jin)州體育場(chang)采(cai)(cai)用(yong)(yong)懸挑桁(heng)架加拱形(xing)檁條支(zhi)承(cheng)膜(mo)(mo)覆蓋。該體育場(chang)2010年6月韓(han)國全國運動會時建成,可容納20000人。該工程(cheng)的特點(dian)是(shi)采(cai)(cai)用(yong)(yong)了三種(zhong)膜(mo)(mo)材:膜(mo)(mo)屋面包括(kuo) 72個單元,內部屋頂(田徑場(chang)側)采(cai)(cai)用(yong)(yong)半透明 TS-PTFE膜(mo)(mo);主屋面(看臺)采(cai)(cai)用(yong)(yong)PTFE膜(mo)(mo);墻面采(cai)(cai)用(yong)(yong)PTFE網格(ge)膜(mo)(mo)以便通風和(he)聲音(yin)吸(xi)收。
3、索(suo)系支承式膜結構
倫(lun)敦(dun)奧林匹(pi)克體育場(chang)(chang)在(zai)奧運和(he)殘奧期間是80000 座位的(de)體育場(chang)(chang),賽后轉換成(cheng)一(yi)個25000 座位的(de)體育場(chang)(chang)。人字形柱(zhu)支承外壓縮環(huan)桁架,內張力環(huan)采用(yong)索(suo)(suo)(suo)(suo)(suo),其間輻射布(bu)置雙(shuang)層徑(jing)向索(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)形成(cheng)索(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)網(wang),上(shang)覆(fu)112片PVC膜材張緊形成(cheng)罩(zhao)蓬(peng),是典型的(de)索(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)系支承式膜結構。燈(deng)塔A形柱(zhu)立在(zai)內張力環(huan)主(zhu)索(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)上(shang),設后穩(wen)定索(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)和(he)環(huan)向穩(wen)定索(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)。
陜西膜結構工程
阿根(gen)廷(ting)拉(la)(la)普拉(la)(la)塔足球場2003年(nian)開放(fang)使用(yong)(yong)(yong),當時已完成(cheng)(cheng)屋(wu)(wu)面(mian)環梁(liang)。 平面(mian)為85 m半(ban)徑(jing)相交的(de)(de)(de)兩個圓圈,中心距 48 m,提供兩個足球俱樂部(bu)分享,故稱“雙星穹頂”,53000座席。2009年(nian)啟動(dong)穹頂的(de)(de)(de)建設,周邊壓縮環采用(yong)(yong)(yong)三角形(xing)鋼桁架(jia)( 9 m寬、高13 m ),每側通過泰氟龍(long)滑(hua)動(dong)軸承(cheng)釋(shi)放(fang)支承(cheng)的(de)(de)(de)徑(jing)向(xiang)位移,以(yi)減小溫(wen)度(du)(du)應力。索穹頂上弦徑(jing)向(xiang)索聯方(fang)形(xing)布置(zhi),第一環增加(jia)了徑(jing)向(xiang)索,下弦三道環向(xiang)索。索定長,用(yong)(yong)(yong)兩個臨時塔架(jia),逐環安裝,屋(wu)(wu)面(mian)覆(fu)蓋PTFE。由于(yu)常(chang)用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)(de)PTFE只(zhi)有(you)16%的(de)(de)(de)透(tou)明度(du)(du),不足以(yi)確保天然草(cao)生長,首(shou)次采用(yong)(yong)(yong)新膜材(cai) UltraLUX,透(tou)明度(du)(du)為24%,但拉(la)(la)伸強度(du)(du)171 kg/cm,略低5%。已完成(cheng)(cheng)兩個外(wai)圈屋(wu)(wu)面(mian)的(de)(de)(de)覆(fu)蓋,2011年(nian)2月進行了2011年(nian)美洲杯的(de)(de)(de)揭幕戰。
4、空氣(qi)支承(cheng)式(shi)膜(mo)結(jie)構
韓(han)國忠州世界武術節劇場(2011年9月)由14個(ge)桁架柱支(zhi)撐屋頂(ding),三角(jiao)形(xing)管(guan)桁架組成(cheng)橢圓狀(zhuang)壓縮環(huan)(huan)。屋面(mian)采用透鏡型PTFE氣囊(nang),面(mian)積30m×53m。氣囊(nang)內部(bu)內部(bu)5m高,體積5630m3,內壓350Pa。用索(suo)(suo)在氣囊(nang)上部(bu)和下部(bu)作加勁(jing),短向7根Φ24索(suo)(suo),長向4根Φ24索(suo)(suo),上弦考慮(lv)落(luo)雪長向不設。上下索(suo)(suo)之(zhi)間考慮(lv)φ12 聯系索(suo)(suo),可減小壓縮環(huan)(huan)受力。這(zhe)個(ge)結構(gou)跨度不大(da),但可取的是嘗試了直接用氣囊(nang)做屋蓋結構(gou)的一種(zhong)新(xin)形(xing)式。
美(mei)國新澤西某校園充氣館(guan)58m寬(kuan),117m長,24m高。全(quan)天(tian)候用(yong)于足球、 和曲(qu)棍球,包括四(si)條跑道(dao)。采用(yong)交叉索網(wang)系統,可以提供結構(gou)穩定。據報道(dao)可承(cheng)受強(qiang)臺風和8kN/m2的雪,值得關(guan)注。用(yong)自動控制系統保持溫度(du)。夏天(tian)可輕松撤(che)下,冬(dong)天(tian)重新安裝。
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