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膜结构看台的设计

膜结构看台是一种特殊的现代建筑结构,它是以高强度柔韧性薄膜材料与张拉体系相结合,形成的具有一定刚度的空间结构体,是集建筑学、结构力学、精细化工与材料科学为一体的高科技工程,广泛应用于体育健身设施、文化娱乐设施、交通运输设施、工农业建筑及标志性建筑中。在发达国家,膜结构应用已有50多年的历史,发展势头强劲;在我国,其理论和实践才刚刚起步。


膜结构建筑中常用的膜材料是PTFE膜材料和PVC膜材料。PTFE膜材料是指在用极细的玻璃纤维编织成的基布上涂抹PTFE(聚四氟乙烯)树脂而形成的复合材料,其特点是:强度高、耐久性好、防火阻燃、自洁性好,而且不受紫外光的影响,使用寿命在20年以上;具有高透光性,透光率为13%,而且透过膜材料的光线是自然散漫光,不会产生阴影,也不会发生眩光;对太阳能的反射率为73%,因而吸收热量少,即使在夏季太阳暴晒的情况下,建筑内部也不会受太大影响。


PVC 膜材料是在聚酯纤维编织的基布上涂抹PVC(聚氯乙烯)树脂而形成的复合材料,PVC膜材料的强度及防火性与PTFE 相比具有一定差距,使用年限一般在7到15年。为了解决PVC膜材料的自洁性问题,通常在PVC 涂层上再涂抹PVDF(聚偏氟乙烯)形成PVDF 膜材料。


膜结构看台的体育场看台膜结构悬臂长度大,屋顶重量轻,支撑点少。关键问题是如何比较好的增加结构的整体刚度,如何合理利用索膜预应力。近年来,随着学校体育设施的不断完善,一些大中型看台将先考虑膜结构方案。由于膜结构支架跨度大、膜材料新,其膜结构设计过程相对的独立。


膜结构看台设计过程包括五个步骤:预处理、找形设计、载荷分析、切割设计、下部结构设计和验算。在找形和切割分析中,需要软件来分析薄膜材料的大变形和非线性。目前,许多膜结构公司都开发了自己的膜结构分析软件。