能夠與膜結構相配合的常見結構形式如下
能夠與膜結構相配合的結構形式很多,常見的形式如下:
1.懸索、索架和索穹頂
(1) 懸索懸索是簡潔的張拉方式,膜角點到支座間只有拉索。但純粹的錯點張拉曲面,由于受到膜材料的性能影響,不可能做到很大的跨度;在環境惡劣地區,超過單個造型單元構造跨度的方案是不可取的。
此種支撐方式適合膜結構小品建筑。
(2) 索架
在懸索張拉的基礎上,利用結構索架構造的支點,有效地減小了單元跨度,多個膜單元的組合可以構成大面積的造型。索架是視覺效果輕盈的大跨度結構形式,與膜結構配合也是絕佳的選擇。
(3) 索穹頂
索穹頂與膜是天衣無縫、絕世無雙的組合,能體現“少費多用”的思想。但索穹頂的施工技術要求較高、施工難度和費用大是目前國內應用的難點。
2.桅桿、桅桿+懸索、桅桿+懸索+架梁
(1) 桅桿
多用于小型膜結構。曲面造型的低點錯固在地面、錨樁或其他固定點上,高點用桅桿頂起,桅桿依靠自身剛度直立或用拉索穩定。
(2) 桅桿十懸索與上面中不同,桅桿不直接頂起造型高點,而是作為控制拉索的間接支撐,較(1) 中往往有較大的高度。為了吊起整片膜結構屋面,通常需要不同方向的多條拉索,同時有利于保持結構穩定。
通常由拉索固定的膜結構屋面表現出更多的柔性和視覺上的輕盈。
(3) 桅桿十懸索十架梁
膜布張拉在架梁之間,架梁通過連接在桅桿頂部的索吊拉起來,典型的例子即是英國泰晤士河邊的“千年穹頂”。
3.剛性骨架剛性支撐以鋼、木、混凝土等各種材料的“拱、架、梁”為骨架,膜片的部分邊界或全部邊界直接張拉連接在剛性骨架上,骨架圍成的邊界符合膜結構形態構成原則
意大利圣尼古拉體育場是為 1990 年意大利世界杯建造的八十體育場館。與一般膜結構遮陽篷的不同之處在于此體育場是采用混凝土梁為支撐主體結構。這個挑篷的主要支撐構件是從上層觀眾席頂部挑出來的預制鋼筋混凝土箱形梁;次要構件有膜頂前端的 U形架,與箱形梁平行的弧形拱肋以及連接弧形拱肋與索的側向穩定桿。膜頂由 26 塊各自從上層觀眾席的鋼筋混凝土框架延伸出來的瓦形膜構成。26 片膜之間通過小塊瓦形膜連為一體,整個膜面覆蓋面積為 13250平方米。遮陽篷懸挑跨度介于 14~27m 之間,這些結構實際上與上層觀眾席的鋼筋混凝土框架直接連續。每塊膜面實際上是一個拱肋骨架結構.瓦形單元膜材鋪設在水泥看臺后部和 形架之間纖細的弧形拱肋上。為使這些拱肋盡量細,它們的空間剛度通過兩端間的一系列拉桿加以強化,形成優美的視覺感受。同時膜的邊緣均處理成曲線,以貼合鋼質箱形梁。每塊膜均在四邊連續固定,并通過膜的雙向張力和位于拱間的膜上谷索的下壓力與下部的拱肋緊密貼合。這些膜上索的設置保證在惡劣的風載下膜也不會將拱肋扯起。結構體系的綜合利用為優美的空間形式的產生創造條件。
綜上所述,在膜建筑的設計中一般建筑設計的建筑與結構的矛盾無可選擇地變成了很合適的結合。膜建筑方案實質上也須同時是膜結構體系方案,方案起始于膜結構的初步思考。不同的結構支撐會對建筑的觀感產生強烈反差,相同的覆蓋面積由于結構形式不同造型也會大相徑庭,建筑師必須對膜結構體系有較深刻的理解,明了體系的工作原理,熟悉體系的構成,在膜建筑設計中綜合考慮運用。