膜結構建筑的特性
膜(mo)結(jie)構(gou)建(jian)筑作為一(yi)種建(jian)筑體系(xi)所具有的特(te)性主要取決于(yu)其獨特(te)的形態及膜(mo)材(cai)本身(shen)的性能。恰由(you)于(yu)此,用膜(mo)結(jie)構(gou)可以創 景觀膜(mo)結(jie)構(gou)建(jian)筑造出傳統建(jian)筑體系(xi)無法(fa)實現的設計方案。
1、 輕(qing)(qing)質:張力結構自(zi)重(zhong)小的(de)原(yuan)因在于它依靠預(yu)應力形態而非材料來(lai)保(bao)持結構的(de)穩(wen)(wen)定(ding)(ding)(ding)性。從而使其(qi)自(zi)重(zhong)比(bi)傳統建筑(zhu)結構的(de)小得多,但卻(que)具(ju)有(you)良好的(de)穩(wen)(wen)定(ding)(ding)(ding)性。建筑(zhu)師可以利用其(qi)輕(qing)(qing)質大(da)跨(kua)的(de)特點設(she)計和(he)組(zu)織結構細部(bu)構件(jian),將其(qi)輕(qing)(qing)盈和(he)穩(wen)(wen)定(ding)(ding)(ding)的(de)結構特性有(you)機地統一起來(lai)。
2、 透光(guang)(guang)性(xing)(xing):透光(guang)(guang)性(xing)(xing)是現代膜(mo)結構最被廣泛認(ren)可的(de)特性(xing)(xing)之一。膜(mo)材的(de)透光(guang)(guang)性(xing)(xing)可以為建筑提供(gong)(gong)所需的(de)照(zhao)度,這對于建筑節(jie)能十(shi)分重要(yao)。對于一些要(yao)求光(guang)(guang)照(zhao)多且亮(liang)度高的(de)商(shang)業(ye)建筑等尤為重要(yao)。通過自然采(cai)(cai)光(guang)(guang)與人工采(cai)(cai)光(guang)(guang)的(de)綜合利用,膜(mo)材透光(guang)(guang)性(xing)(xing)可為建筑設計提供(gong)(gong)更大的(de)美(mei)學創作(zuo)空間(jian)。夜晚,透光(guang)(guang)性(xing)(xing)將膜(mo)結構變(bian)成了光(guang)(guang)的(de)雕塑。
膜(mo)(mo)(mo)材(cai)透光性是(shi)由它的(de)(de)(de)基層纖維、涂層及其顏(yan)(yan)色(se)(se)(se)所決定的(de)(de)(de)。標準膜(mo)(mo)(mo)材(cai)的(de)(de)(de)光譜透射比(bi)在10%~20%之(zhi)間,有的(de)(de)(de)膜(mo)(mo)(mo)材(cai)的(de)(de)(de)光譜透射比(bi)可以達到40%,而有的(de)(de)(de)膜(mo)(mo)(mo)材(cai)則是(shi)不透光的(de)(de)(de)。膜(mo)(mo)(mo)材(cai)的(de)(de)(de)透光性及對光色(se)(se)(se)的(de)(de)(de)選擇可以通過涂層的(de)(de)(de)顏(yan)(yan)色(se)(se)(se)或是(shi)面層顏(yan)(yan)色(se)(se)(se)來調(diao)節。
通過膜(mo)材(cai)和透(tou)光(guang)(guang)保(bao)溫(wen)材(cai)料的(de)適當組合,可(ke)以使(shi)含保(bao)溫(wen)層(ceng)的(de)多層(ceng)膜(mo)具有(you)透(tou)光(guang)(guang)性。即使(shi)光(guang)(guang)譜透(tou)射只有(you)幾個百(bai)分(fen)點,膜(mo)屋(wu)面對于(yu)人(ren)眼來說依然是發亮和透(tou)光(guang)(guang)的(de),具有(you)輕型(xing)屋(wu)面的(de)觀感。
3、柔性:張拉膜(mo)結構不(bu)是剛性的,其在風荷載(zai)或雪荷載(zai)的作用(yong)下(xia)會產生變形。膜(mo)結構通過變形來適應(ying)外荷載(zai),在此過程中(zhong)荷載(zai)作用(yong)方向上的膜(mo)面曲(qu)率半徑(jing)會減(jian)小,直至能更(geng)有(you)效抵抗該荷載(zai)。
張拉結(jie)構(gou)的(de)靈(ling)(ling)活性使(shi)其可(ke)以產(chan)生(sheng)很大的(de)位移(yi)而不發生(sheng)永久性變(bian)形(xing)。膜(mo)材(cai)的(de)彈性性能和(he)預應力水(shui)平(ping)決定了膜(mo)結(jie)構(gou)的(de)變(bian)形(xing)和(he)反應。適應自(zi)然的(de)柔(rou)性特(te)點可(ke)以激發人們的(de)建筑設計靈(ling)(ling)感(gan)。
不(bu)(bu)同的(de)膜(mo)材(cai)的(de)柔性程序也不(bu)(bu)相(xiang)同,有的(de)膜(mo)材(cai)柔韌性極佳,不(bu)(bu)會(hui)因折疊而產(chan)生脆裂或(huo)是破損,這樣的(de)材(cai)料是有效實現(xian)可移動、可展開結(jie)構(gou)的(de)基礎和前提。
4、 雕塑(su)感(gan):張(zhang)拉膜結(jie)構的(de)獨(du)特曲面外形使(shi)其(qi)具有強烈的(de)雕塑(su)感(gan)。膜面通過張(zhang)力(li)達到自平衡。負高斯(si)膜面高低起伏具有的(de)平衡感(gan)使(shi)體型較(jiao)大的(de)結(jie)構看上(shang)去像擺脫了重(zhong)力(li)的(de)束縛般輕盈地(di)飄浮于天(tian)地(di)之間。無論室內(nei)還是室外這種雕塑(su)般的(de)質感(gan)都令(ling)人(ren)激(ji)動。
夜晚的(de)(de)(de)(de)燈光(guang)使膜(mo)結構建筑(zhu)表現(xian)出強烈的(de)(de)(de)(de)雕(diao)(diao)塑(su)感張(zhang)拉膜(mo)結構可(ke)使建筑(zhu)師(shi)設(she)計出各種張(zhang)力自平(ping)衡、復雜且生動的(de)(de)(de)(de)空(kong)間形式。在(zai)一天(tian)內隨(sui)著光(guang)線(xian)(xian)的(de)(de)(de)(de)變化,雕(diao)(diao)塑(su)般的(de)(de)(de)(de)膜(mo)結構通過(guo)光(guang)與影而呈現(xian)出不同的(de)(de)(de)(de)形態。日出和日落時,低(di)入(ru)射角度的(de)(de)(de)(de)光(guang)線(xian)(xian)將(jiang)突現(xian)屋(wu)頂的(de)(de)(de)(de)曲率和浮雕(diao)(diao)效(xiao)果(guo),太陽(yang)位于遠地點時,膜(mo)結構的(de)(de)(de)(de)流線(xian)(xian)型(xing)邊(bian)界在(zai)地面上投(tou)入(ru)彎彎曲曲的(de)(de)(de)(de)影子。利用膜(mo)材的(de)(de)(de)(de)透光(guang)性和反射性,經過(guo)設(she)計的(de)(de)(de)(de)人(ren)工燈光(guang)也可(ke)使膜(mo)結構成為光(guang)的(de)(de)(de)(de)雕(diao)(diao)塑(su)。
5、 安全(quan)性:按照現有(you)的(de)各(ge)國規范和指南設計(ji)的(de)的(de)輕型(xing)張拉膜結(jie)構具有(you)足夠的(de)安全(quan)性。輕型(xing)結(jie)構在地震(zhen)等水平荷載作用(yong)下能保持很好的(de)穩定性。
由于輕型結(jie)構(gou)(gou)(gou)自重較輕,即使(shi)發生意外坍塌,其危險(xian)性(xing)(xing)也(ye)較傳統(tong)建筑結(jie)構(gou)(gou)(gou)小。膜結(jie)構(gou)(gou)(gou)發生撕(si)裂時(shi),若結(jie)構(gou)(gou)(gou)布置能保證桅桿、梁等剛性(xing)(xing)支承構(gou)(gou)(gou)件不發生坍塌,其危險(xian)性(xing)(xing)會更小。
膜(mo)結(jie)(jie)構(gou)的(de)柔性使其在任一荷載作用下均以最有利的(de)形態承載。當然,結(jie)(jie)構(gou)的(de)布置和形狀(zhuang)要根(gen)據荷載情況來(lai)進行設(she)計(ji)和調整。設(she)計(ji)要確何膜(mo)面與(yu)其輔助結(jie)(jie)構(gou)協調工作,以避(bi)免力在膜(mo)面或輔助結(jie)(jie)構(gou)上集中而達結(jie)(jie)構(gou)破壞(huai)的(de)臨界值(zhi)。
6、 功(gong)能(neng):由(you)于張拉膜結構(gou)的(de)自身特性,其可(ke)以(yi)滿足從(cong)簡單遮陽結構(gou)到功(gong)能(neng)復雜(za)的(de)大(da)型建筑等許多不同(tong)的(de)建筑功(gong)能(neng)要(yao)求,并且(qie)對于有(you)些功(gong)能(neng)要(yao)求只有(you)它才是最(zui)為適合(he)的(de)。
7、 極具表(biao)現力的(de)建(jian)筑(zhu)形態:具有特(te)定(ding)功能的(de)建(jian)筑(zhu)都可(ke)通過立意得(de)以表(biao)達,張拉膜結(jie)構的(de)獨特(te)外(wai)形體現了建(jian)筑(zhu)自身的(de)自然美感。
這些建(jian)筑形態本(ben)身(shen)和與其相(xiang)協調的傳統建(jian)筑一起構成了令人(ren)興致盎然的地面標志性建(jian)筑。優秀的膜結構設計是結構與外形的有機(ji)融合,使其顯得(de)了類拔萃,同時與自然環(huan)境(jing)、歷史及現代(dai)的城市景(jing)觀有機(ji)結合。
輕型結(jie)構可以看成是大型的雕塑作(zuo)品,可為(wei)其周邊空間增(zeng)添活力(li),成為(wei)周圍環(huan)境的補充和焦點(dian)。
8、 抵御(yu)天(tian)氣的(de)(de)影響(xiang):膜屋(wu)面的(de)(de)一個重要作(zuo)用(yong)就(jiu)是抵御(yu)各種天(tian)氣變化(hua)(如日(ri)曬、雨(yu)淋(lin)、風雪等(deng))對其內部(bu)空間的(de)(de)影響(xiang),保持建筑物(wu)內部(bu)的(de)(de)舒適性。選擇(ze)膜面的(de)(de)形態和材料(liao)時要考慮到所有可能(neng)的(de)(de)天(tian)氣狀況,并盡(jin)可能(neng)利用(yong)建筑本身等(deng)被動方法來減(jian)少能(neng)量的(de)(de)消(xiao)耗。
多孔膜材可用(yong)作遮蔽(bi)結構。它可以控制光的透射(she)和反射(she),使室內擁有(you)散(san)射(she)光,并(bing)且促進(jin)自(zi)然通風,使屋面溫(wen)度與周圍(wei)環境的溫(wen)度相同,并(bing)避免向下的熱(re)輻射(she)。
為(wei)了抵擋風雪(xue),膜(mo)面(mian)的(de)外形應(ying)(ying)使排水(shui)(shui)通暢(chang)使捷,避免在其上形成水(shui)(shui)兜或雪(xue)的(de)堆積。在施(shi)加預應(ying)(ying)力前的(de)安裝成形階段,張拉膜(mo)結構對這(zhe)些(xie)荷載十(shi)分敏感。為(wei)了能將雨水(shui)(shui)排除(chu),膜(mo)材和(he)接縫(feng)須密封防(fang)水(shui)(shui),膜(mo)邊緣也必須進(jin)行(xing)特殊(shu)的(de)細部設計,以防(fang)止雨水(shui)(shui)進(jin)入室內。
9、 可(ke)移動(dong)性(xing)(xing)(xing)和(he)(he)臨時(shi)性(xing)(xing)(xing):與其(qi)它結(jie)構相比的另一個突出(chu)優勢是(shi)輕型結(jie)構對環境(jing)的影響具有可(ke)調和(he)(he)性(xing)(xing)(xing)。另外它還(huan)有兩(liang)個重(zhong)要的特性(xing)(xing)(xing),即可(ke)移動(dong)性(xing)(xing)(xing)和(he)(he)靈活性(xing)(xing)(xing)。
結構(gou)可(ke)以在(zai)(zai)不(bu)同的(de)地點反復拆建,這(zhe)(zhe)就(jiu)是張拉膜(mo)結構(gou)的(de)可(ke)移動(dong)。它(ta)將游牧式與定(ding)居式的(de)建筑融為(wei)一體。膜(mo)材輕柔的(de)特點使其方(fang)便運輸,且易于迅速(su)搭(da)建,而閑置時(shi)占用(yong)空間很(hen)小。這(zhe)(zhe)種特性使膜(mo)結構(gou)十分適于用(yong)作臨時(shi)性可(ke)移動(dong)建,特別是在(zai)(zai)發生突然(ran)災難或(huo)遇到緊急(ji)情況而需要在(zai)(zai)短時(shi)間內為(wei)大(da)量人員提(ti)供庇護所(suo)的(de)時(shi)候。
另一(yi)方面,可(ke)(ke)移動(dong)薄(bo)膜結構除具有(you)與永久建(jian)筑相媲美的(de)(de)舒適性外(wai),它還引入了建(jian)筑行業的(de)(de)一(yi)個新概念(nian),即將(jiang)房屋(wu)的(de)(de)所有(you)權(quan)與土地的(de)(de)所有(you)權(quan)相分離。建(jian)筑不(bu)再是不(bu)可(ke)(ke)移動(dong)的(de)(de),而是可(ke)(ke)移動(dong)的(de)(de)。這種可(ke)(ke)移動(dong)性和(he)可(ke)(ke)重(zhong)復使用的(de)(de)特點對加(jia)速(su)現代城市的(de)(de)發展和(he)建(jian)筑功能(neng)在某些特殊領(ling)域中(zhong)的(de)(de)轉變具有(you)重(zhong)要的(de)(de)意義。
10、 可(ke)(ke)展性(xing)和(he)(he)自(zi)適應性(xing):可(ke)(ke)展結構(gou)可(ke)(ke)以看作是(shi)(shi)一種(zhong)人(ren)造的(de)(de)自(zi)適應體系,同許多自(zi)然(ran)有(you)機體一樣,可(ke)(ke)根據需要(yao)改(gai)變自(zi)身的(de)(de)形(xing)(xing)式。它們的(de)(de)空間(jian)布置和(he)(he)對天(tian)氣變化的(de)(de)反應具有(you)靈(ling)活性(xing)和(he)(he)自(zi)適應性(xing)。通過(guo)控制自(zi)然(ran)光和(he)(he)內部溫充(chong)可(ke)(ke)達到(dao)主動節能的(de)(de)目(mu)的(de)(de)。可(ke)(ke)展結構(gou)即可(ke)(ke)開敞也可(ke)(ke)閉合,它的(de)(de)靈(ling)活性(xing)使其(qi)可(ke)(ke)以改(gai)變空間(jian)的(de)(de)屬(shu)性(xing)。精心設計的(de)(de)可(ke)(ke)展屋(wu)蓋(gai)的(de)(de)優(you)雅滑動體現了人(ren)與(yu)自(zi)然(ran)的(de)(de)和(he)(he)諧。它被稱作是(shi)(shi)一種(zhong)創造,輕型與(yu)可(ke)(ke)展性(xing)的(de)(de)充(chong)分結合形(xing)(xing)成了“免施工房屋(wu)”的(de)(de)概(gai)念,這種(zhong)結構(gou)任(ren)何需要(yao)的(de)(de)時間(jian)或(huo)地點(dian)均可(ke)(ke)實現。