膜結構建筑的特性
膜結(jie)(jie)構建筑(zhu)作(zuo)為一(yi)種建筑(zhu)體系所具(ju)有(you)的特性主要取決于(yu)其(qi)獨特的形態及膜材本身(shen)的性能。恰由于(yu)此,用膜結(jie)(jie)構可以創 景觀膜結(jie)(jie)構建筑(zhu)造出傳(chuan)統建筑(zhu)體系無(wu)法實(shi)現的設計方案。
1、 輕(qing)質:張力結(jie)構(gou)(gou)自重小的(de)(de)(de)原因在于它依靠預應力形態而(er)非材料來(lai)保(bao)持結(jie)構(gou)(gou)的(de)(de)(de)穩(wen)定(ding)性(xing)。從(cong)而(er)使(shi)其(qi)自重比傳統建(jian)(jian)筑(zhu)(zhu)結(jie)構(gou)(gou)的(de)(de)(de)小得多,但(dan)卻具有良好的(de)(de)(de)穩(wen)定(ding)性(xing)。建(jian)(jian)筑(zhu)(zhu)師(shi)可(ke)以利用其(qi)輕(qing)質大(da)跨的(de)(de)(de)特點設計和(he)組(zu)織結(jie)構(gou)(gou)細部構(gou)(gou)件,將其(qi)輕(qing)盈和(he)穩(wen)定(ding)的(de)(de)(de)結(jie)構(gou)(gou)特性(xing)有機地統一起來(lai)。
2、 透(tou)光(guang)(guang)性(xing):透(tou)光(guang)(guang)性(xing)是現代膜(mo)(mo)(mo)結構(gou)最被廣泛認可的(de)特性(xing)之(zhi)一(yi)。膜(mo)(mo)(mo)材(cai)的(de)透(tou)光(guang)(guang)性(xing)可以為(wei)建筑提供(gong)所(suo)需的(de)照(zhao)度,這(zhe)對(dui)于建筑節(jie)能十分重(zhong)要。對(dui)于一(yi)些要求光(guang)(guang)照(zhao)多且亮度高的(de)商業建筑等尤(you)為(wei)重(zhong)要。通過(guo)自然(ran)采光(guang)(guang)與(yu)人工采光(guang)(guang)的(de)綜合(he)利用,膜(mo)(mo)(mo)材(cai)透(tou)光(guang)(guang)性(xing)可為(wei)建筑設(she)計(ji)提供(gong)更大的(de)美(mei)學創作空(kong)間。夜晚(wan),透(tou)光(guang)(guang)性(xing)將膜(mo)(mo)(mo)結構(gou)變成了光(guang)(guang)的(de)雕塑。
膜(mo)材透光(guang)性是(shi)(shi)由它的(de)基層(ceng)纖維、涂層(ceng)及(ji)其顏色(se)所決定(ding)的(de)。標準膜(mo)材的(de)光(guang)譜透射(she)比在10%~20%之間(jian),有的(de)膜(mo)材的(de)光(guang)譜透射(she)比可以達到40%,而(er)有的(de)膜(mo)材則是(shi)(shi)不透光(guang)的(de)。膜(mo)材的(de)透光(guang)性及(ji)對光(guang)色(se)的(de)選擇可以通過涂層(ceng)的(de)顏色(se)或是(shi)(shi)面層(ceng)顏色(se)來調(diao)節。
通過膜材(cai)和透光(guang)保溫(wen)材(cai)料的適(shi)當組合(he),可以使含保溫(wen)層的多(duo)層膜具有(you)透光(guang)性。即(ji)使光(guang)譜透射只有(you)幾(ji)個百分點,膜屋(wu)面對于(yu)人眼來說依然(ran)是發亮(liang)和透光(guang)的,具有(you)輕型屋(wu)面的觀感。
3、柔(rou)性:張(zhang)拉膜(mo)結構(gou)不是(shi)剛性的(de),其(qi)在(zai)風荷載或雪荷載的(de)作用下(xia)會產生變(bian)形(xing)。膜(mo)結構(gou)通過(guo)變(bian)形(xing)來(lai)適應外(wai)荷載,在(zai)此過(guo)程(cheng)中(zhong)荷載作用方向上的(de)膜(mo)面曲率半徑會減小,直至能更有效抵抗該荷載。
張拉(la)結構(gou)的(de)靈(ling)活(huo)性(xing)使其可以(yi)產(chan)生很大的(de)位移(yi)而不(bu)發生永久性(xing)變(bian)形。膜材的(de)彈性(xing)性(xing)能和(he)預應力水(shui)平決定了膜結構(gou)的(de)變(bian)形和(he)反應。適應自(zi)然的(de)柔性(xing)特點可以(yi)激發人(ren)們的(de)建筑設計靈(ling)感(gan)。
不同的(de)(de)(de)膜材(cai)的(de)(de)(de)柔性(xing)程(cheng)序也(ye)不相同,有的(de)(de)(de)膜材(cai)柔韌性(xing)極(ji)佳,不會(hui)因折(zhe)疊而(er)產生脆裂(lie)或(huo)是破損(sun),這(zhe)樣的(de)(de)(de)材(cai)料是有效實(shi)現(xian)可移動(dong)、可展開結(jie)構(gou)的(de)(de)(de)基礎和前提。
4、 雕(diao)塑感(gan):張拉膜結構(gou)的(de)獨特曲面(mian)外(wai)形使其具(ju)(ju)有強烈(lie)的(de)雕(diao)塑感(gan)。膜面(mian)通過張力達(da)到自(zi)平(ping)衡。負高斯膜面(mian)高低起伏具(ju)(ju)有的(de)平(ping)衡感(gan)使體(ti)型較(jiao)大(da)的(de)結構(gou)看(kan)上(shang)去(qu)像擺脫(tuo)了重(zhong)力的(de)束縛般(ban)輕(qing)盈地飄浮于天地之(zhi)間。無論室內還是室外(wai)這種雕(diao)塑般(ban)的(de)質(zhi)感(gan)都(dou)令人激動(dong)。
夜晚的(de)(de)燈(deng)光(guang)(guang)使膜(mo)(mo)結(jie)構(gou)建筑表(biao)現(xian)出(chu)強(qiang)烈的(de)(de)雕(diao)塑(su)感張拉膜(mo)(mo)結(jie)構(gou)可使建筑師設計出(chu)各種張力自平衡(heng)、復雜(za)且生動的(de)(de)空(kong)間形式。在(zai)一天(tian)內隨著光(guang)(guang)線的(de)(de)變(bian)化,雕(diao)塑(su)般的(de)(de)膜(mo)(mo)結(jie)構(gou)通過光(guang)(guang)與影而(er)呈現(xian)出(chu)不同(tong)的(de)(de)形態。日出(chu)和日落時(shi),低入(ru)射角度的(de)(de)光(guang)(guang)線將突現(xian)屋頂的(de)(de)曲率和浮雕(diao)效果(guo),太(tai)陽(yang)位(wei)于遠地點時(shi),膜(mo)(mo)結(jie)構(gou)的(de)(de)流線型邊(bian)界在(zai)地面上投入(ru)彎彎曲曲的(de)(de)影子。利用(yong)膜(mo)(mo)材的(de)(de)透光(guang)(guang)性和反射性,經(jing)過設計的(de)(de)人工燈(deng)光(guang)(guang)也可使膜(mo)(mo)結(jie)構(gou)成為光(guang)(guang)的(de)(de)雕(diao)塑(su)。
5、 安全(quan)性:按(an)照現有的各(ge)國規范(fan)和指南設計(ji)的的輕(qing)型(xing)張拉膜結構(gou)具有足夠的安全(quan)性。輕(qing)型(xing)結構(gou)在地(di)震等水平(ping)荷(he)載作用下能保持很好的穩定性。
由(you)于輕(qing)型(xing)結構(gou)自重(zhong)較輕(qing),即使發生(sheng)意外坍塌(ta),其(qi)危(wei)險性(xing)也較傳統建(jian)筑結構(gou)小(xiao)。膜結構(gou)發生(sheng)撕(si)裂時,若結構(gou)布(bu)置能保證桅桿、梁等剛(gang)性(xing)支承構(gou)件不發生(sheng)坍塌(ta),其(qi)危(wei)險性(xing)會更小(xiao)。
膜(mo)結構(gou)的(de)柔性使(shi)其在任一荷(he)載(zai)作用下均以最有利的(de)形態承載(zai)。當然(ran),結構(gou)的(de)布置和形狀要根據荷(he)載(zai)情(qing)況來(lai)進行(xing)設計(ji)和調整。設計(ji)要確何膜(mo)面與其輔(fu)助結構(gou)協調工(gong)作,以避免力(li)在膜(mo)面或輔(fu)助結構(gou)上(shang)集(ji)中而達結構(gou)破壞(huai)的(de)臨(lin)界值。
6、 功能(neng):由于張(zhang)拉(la)膜結構(gou)的自身特性,其可以滿(man)足從簡(jian)單(dan)遮陽結構(gou)到功能(neng)復雜(za)的大型建(jian)筑等許多(duo)不同的建(jian)筑功能(neng)要求(qiu),并且(qie)對于有些功能(neng)要求(qiu)只有它才是(shi)最為適合(he)的。
7、 極具表(biao)現(xian)力的(de)(de)建筑形態:具有特(te)定功能的(de)(de)建筑都可通過立意(yi)得以表(biao)達,張拉膜結構的(de)(de)獨特(te)外形體現(xian)了建筑自身的(de)(de)自然美感。
這些建(jian)筑形(xing)態本身(shen)和(he)與其相協調的傳統建(jian)筑一(yi)起構(gou)成了(le)令人興致盎然的地面標(biao)志性(xing)建(jian)筑。優秀的膜結構(gou)設(she)計(ji)是結構(gou)與外(wai)形(xing)的有機融合(he),使其顯得了(le)類拔(ba)萃(cui),同時與自然環境(jing)、歷史及現代的城市景觀有機結合(he)。
輕型(xing)結構(gou)可(ke)以看成是大型(xing)的雕塑作品,可(ke)為其周邊空間增添(tian)活力,成為周圍環境(jing)的補充和焦點(dian)。
8、 抵御天氣的(de)影(ying)響(xiang):膜(mo)屋面的(de)一個重要(yao)作(zuo)用(yong)(yong)就(jiu)是抵御各種天氣變(bian)化(如日曬、雨(yu)淋、風雪(xue)等)對其內部空間的(de)影(ying)響(xiang),保持建筑物(wu)內部的(de)舒適(shi)性。選(xuan)擇(ze)膜(mo)面的(de)形態和材(cai)料時要(yao)考(kao)慮到所(suo)有(you)可能的(de)天氣狀況,并盡可能利用(yong)(yong)建筑本(ben)身等被(bei)動方法來減少(shao)能量的(de)消耗。
多孔(kong)膜材(cai)可用作(zuo)遮蔽結構。它可以控制光的透射(she)和反射(she),使室內擁(yong)有(you)散(san)射(she)光,并(bing)且促(cu)進自然通風(feng),使屋(wu)面(mian)溫度與周圍環境的溫度相(xiang)同,并(bing)避免(mian)向下(xia)的熱輻射(she)。
為(wei)了抵擋風雪(xue)(xue),膜面的外形(xing)應(ying)使排水通暢使捷,避免(mian)在其上形(xing)成(cheng)水兜或雪(xue)(xue)的堆積。在施加預應(ying)力前(qian)的安裝成(cheng)形(xing)階段(duan),張拉膜結構對(dui)這(zhe)些(xie)荷(he)載十分敏感。為(wei)了能(neng)將雨(yu)水排除(chu),膜材和(he)接縫須密封(feng)防(fang)水,膜邊緣也(ye)必須進(jin)行特(te)殊的細(xi)部設計,以防(fang)止雨(yu)水進(jin)入室(shi)內。
9、 可(ke)移動性(xing)和臨時性(xing):與其它結構相(xiang)比的另(ling)一個突出優勢是(shi)輕型(xing)結構對環境(jing)的影響具有可(ke)調和性(xing)。另(ling)外(wai)它還(huan)有兩個重要的特(te)性(xing),即(ji)可(ke)移動性(xing)和靈活性(xing)。
結構可(ke)(ke)以在不(bu)同的(de)地(di)點(dian)反復拆建(jian),這就(jiu)是張拉膜(mo)(mo)結構的(de)可(ke)(ke)移(yi)動。它將游牧式(shi)與定居式(shi)的(de)建(jian)筑(zhu)融為一體。膜(mo)(mo)材輕柔的(de)特(te)點(dian)使其方便運(yun)輸,且易(yi)于迅速搭建(jian),而閑置時占用空間很小。這種特(te)性(xing)使膜(mo)(mo)結構十分(fen)適于用作臨時性(xing)可(ke)(ke)移(yi)動建(jian),特(te)別是在發生突然災難或遇到緊急(ji)情況而需要在短時間內為大量(liang)人員提供(gong)庇護所的(de)時候(hou)。
另一(yi)方面(mian),可(ke)移(yi)動(dong)薄膜(mo)結(jie)構除具有與永久建(jian)筑相媲美的(de)(de)舒(shu)適性外,它(ta)還引入了建(jian)筑行業的(de)(de)一(yi)個新概(gai)念,即(ji)將房屋的(de)(de)所有權與土地(di)的(de)(de)所有權相分(fen)離。建(jian)筑不再是(shi)不可(ke)移(yi)動(dong)的(de)(de),而是(shi)可(ke)移(yi)動(dong)的(de)(de)。這種可(ke)移(yi)動(dong)性和(he)可(ke)重復(fu)使用的(de)(de)特(te)(te)點對加速(su)現代城市的(de)(de)發展和(he)建(jian)筑功能(neng)在某(mou)些(xie)特(te)(te)殊領域中的(de)(de)轉變具有重要的(de)(de)意(yi)義。
10、 可(ke)(ke)(ke)(ke)(ke)展(zhan)性(xing)和自適(shi)應(ying)性(xing):可(ke)(ke)(ke)(ke)(ke)展(zhan)結(jie)構(gou)(gou)可(ke)(ke)(ke)(ke)(ke)以看作是一(yi)種人造的(de)(de)(de)(de)自適(shi)應(ying)體(ti)系,同許多自然有(you)機體(ti)一(yi)樣,可(ke)(ke)(ke)(ke)(ke)根據需(xu)要(yao)改(gai)變自身的(de)(de)(de)(de)形式。它們的(de)(de)(de)(de)空間布置和對天氣變化的(de)(de)(de)(de)反應(ying)具有(you)靈活性(xing)和自適(shi)應(ying)性(xing)。通過控制自然光和內部溫充(chong)可(ke)(ke)(ke)(ke)(ke)達到主動節能(neng)的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)。可(ke)(ke)(ke)(ke)(ke)展(zhan)結(jie)構(gou)(gou)即可(ke)(ke)(ke)(ke)(ke)開(kai)敞也可(ke)(ke)(ke)(ke)(ke)閉(bi)合(he),它的(de)(de)(de)(de)靈活性(xing)使(shi)其可(ke)(ke)(ke)(ke)(ke)以改(gai)變空間的(de)(de)(de)(de)屬性(xing)。精(jing)心設計的(de)(de)(de)(de)可(ke)(ke)(ke)(ke)(ke)展(zhan)屋蓋的(de)(de)(de)(de)優(you)雅滑動體(ti)現了人與(yu)自然的(de)(de)(de)(de)和諧。它被稱作是一(yi)種創造,輕(qing)型與(yu)可(ke)(ke)(ke)(ke)(ke)展(zhan)性(xing)的(de)(de)(de)(de)充(chong)分結(jie)合(he)形成了“免施(shi)工房(fang)屋”的(de)(de)(de)(de)概念,這種結(jie)構(gou)(gou)任何需(xu)要(yao)的(de)(de)(de)(de)時(shi)間或地(di)點均可(ke)(ke)(ke)(ke)(ke)實現。