大空间张拉膜结构修建的形状结构技巧

为一种全新的空间结构系统——张拉膜结构系统已逐步开展老练。该结构系统包含膜布和张拉构件。膜布由互相正交的纤维织物组成，刚度和安稳性的取得是经过预应力和曲度来到达静态的平衡。该系统以受拉为主，受压为辅，使材料强度充沛发挥。膜布一般只要0.8 mm厚，自重约为15kg/m2，成为今世最先进的大空间掩盖系统之一。国外在这方面开展很快，而国内修建师对此类结构接触的时刻不长，对其创造规则还不甚了解，规划中呈现了故步自封或为寻求改动而抛弃结构合理性的现象。针对结构与造型脱节的问题，在结构合理性的基础上研究其形状的改动技巧，力求使这种新型结构系统的造型潜力充沛发挥出来。

该结构系统对大空间界面的围合是以多个张拉单元摆放组合的办法完成的。张拉单元的结构办法可区分为脊谷式、伞式和鞍式。

一、脊谷式单元张拉膜结构形状结构技巧

1、单元构成

全体膜结构修建在结构上可分为膜布、张拉构件以及保护结构。从张拉构件与膜布的联络来评论，若构件从内部对膜布进行支撑，外观表现以膜布形状为主，如沙特法何德球场房顶；若构件经过拉索从外部对膜布进行张拉，构成张拉构件、拉索与膜布的堆叠，呈现多层次的构成形状特征，如悉尼奥林匹克体育场方案的雨蓬。从张拉构件与保护构件的联络来评论，若张拉结构支撑于侧围护墙体，构成膜布、支柱以及墙体互相依靠的形状，使单元造型缺少改动，形体、空间趋于静态；若两者趋于别离，支柱经过拉索坚持自身安稳，构成保护结构、支柱、膜布互相别离或穿插，形体、空间趋于动感。如慕尼黑奥运会体育场的房顶，支柱与看台互相别离，构件组合更趋于灵敏，膜体犹如飘浮于空中，创造出激烈的飘浮感与运动感。

2、单元摆放

张拉结构单元一般为平行摆放。当单元的张拉方向与空间的轴线方向产生旋转时，单元的跨度得以延伸，膜布的曲线添加，同时避免了端部视角所构成的单元间互相的遮挡，使膜结构的造型特色充沛展示出来。

关于拱支撑式张拉膜穹顶，其张拉结构包含主拱与附拱，主拱起结构支撑作用，附拱起全体联络作用。这种张拉结构一般的做法为膜布在主拱间张拉，单元的摆放随主拱平行摆放，由中央向两侧主拱高度顺次下降。形状改动的关键在于附拱摆放办法与膜布张拉办法的改动。

二、伞式单元张拉膜结构形状结构技巧

1、单元构成

吊环与空间重心的重合或偏移对造型有很大影响。当吊环重合于空间重心，外观安稳均衡，内部空间构成显着的上升感，如哈吉机场候机厅房顶；当吊环违背空间重心，构成动感的造型。英国弗克斯顿火车终点站候车厅房顶，单元顶端布置有放射状支撑来倾斜支撑吊环，膜布在吊环与边际方形桁架之间张拉，外观办法呈现出有抽象意味的雕塑感。

从张拉环的方位剖析，一般做法为吊环坐落膜布的上方，构成正置单元；与之相反，当吊环从下部进行张拉时，则构成倒置单元，空间中心低，四周高，构成显着的分散感，外观呈漏斗状，构成富于兴趣的空间界面。沙特阿拉伯杰达赫（Jeddah）旅馆的中心庭园为一方形空间，单元顶边支撑在四周修建的三角形塔楼顶端，中部向下张拉固定在庭园中心。膜布和索之间构成弧形缝隙，整个界面犹如一把由菱形膜片编织成的花伞。

2、单元摆放

单元的一般摆放办法为相同元素的平行摆放。为寻求组合的改动，能够在网络均衡的情况下，寻求单元造型的相异性，如正倒单元的交织摆放，构成起伏跌宕的空间界面，若进一步伴随着单元张拉环的偏移，形状、空间将更具动感。当根本网络呈现巨细相异时，则构成自在起伏的空间形状，因为空间功能的需求和结构技能问题，此类实施方案还很罕见。不过能够讲，这是一种极具潜力的构图方式，将极大丰富造型的手法。

三、鞍式单元张拉膜结构形状结构技巧

鞍式单元为在波峰处用张拉构件对膜布进行张拉，在波谷处经过预应力使膜布到达自身的平衡，构成马鞍状的单元。

1、单元构成

鞍式单元的构成特色在于单元办法的两个首要的起伏方向成对角线布置，构成的特色决议了其摆放、组合的特殊性。

2、单元组合

因为单元构成的特殊性，交织摆放是最能体现鞍式单元的造型特色的组合办法，构成了富有生机的界面作用。英国温布尔登室内网球馆房顶由三组细长预制钢筋混凝土穿插拱摆放支撑，膜布在穿插拱的张拉构成平面近似菱形和三角形的双曲面，构成空间界面交织的韵律；膜布与拱之间稍有别离，经过拉索衔接。至今，在结构上十分成功的实例是佐治亚穹顶（1993），穹顶的长轴为235m，短轴为193m，穹顶有三圈由外向内，由下向上的受拉环，环的上下索之间设置受压的钢制压杆，其上部节点用销钉与焊接衔接钢索。菱形单元之间铺设膜布，拉索在周边对其施加拉力，构成双曲抛物面。

多层鞍式单元的区分，不光使不同层的压杆之间构成菱形、三角形等更为安稳的形状，结构趋于合理，且膜布与拉索交织成由菱形图画多层放射摆放的空间界面，使空间、形体更富于节奏感。

大空间张拉膜结构系统作为不断开展的空间结构系统，其造型技巧也处于不断开展、改动、更新之中。以上的归纳是立足于根本技能特征来把握改动的技巧。因为篇幅所限，在这里只评论每种单元的构成、摆放改动技巧，至于不同品种单元之间的组合改动，有待在将来用。