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異軍突起的ETFE氣枕膜結(jié)構(gòu)

返回列表來源: 燁興 發(fā)布日期:2020-09-24 瀏覽:-


現(xiàn)代意義上的ETFE氣枕膜結(jié)構(gòu)是指:在輕巧的主體鋼結(jié)構(gòu)支撐下,向多層膜材形成的氣囊中充氣,依靠膨脹后的氣枕圍合,從而形成的一種新型充氣式膜結(jié)構(gòu)。

ETFE氣枕膜


自20世紀(jì)末投入使用之后,以慕尼黑安聯(lián)球場(chǎng)、英國伊甸園工程、北京國家游泳中心為代表的大型項(xiàng)目便如雨后春筍一般相繼涌現(xiàn)。


(慕尼黑安聯(lián)球場(chǎng))

安聯(lián)球場(chǎng)


(英國伊甸園工程)

英國伊甸園



(北京國家游泳中心)

水立方


ETFE氣枕膜結(jié)構(gòu)在對(duì)建筑領(lǐng)域產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響的同時(shí),也充分展示出傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式不可比擬的結(jié)構(gòu)特性:

首先,氣枕膜結(jié)構(gòu)采用的膜材多為乙烯四氟乙烯(簡稱ETFE)。與傳統(tǒng)膜材相比,ETFE膜材的耐久性、透光率等材料性能均有大幅提升(表1),其透光率優(yōu)于玻璃,自重卻不及玻璃的十分之一。此外,ETFE膜材本身還可在雨水的沖刷下實(shí)現(xiàn)自潔,避免了大量的后期維護(hù)。 

表1


其次,由于氣枕是由彈性膜材與氣囊內(nèi)的氣體協(xié)同承載,因此氣枕內(nèi)部壓力只需維持在200 Pa~600 Pa之間,便足以抵御膜面外的風(fēng)、雪荷載。 

此外,氣枕充氣后,其內(nèi)部壓力、表面張力與膜面曲率可以達(dá)成系統(tǒng)上的平衡狀態(tài)。當(dāng)外界荷載變化時(shí),通過調(diào)整氣枕內(nèi)部充氣量,間接控制氣枕承載能力,從而實(shí)現(xiàn)適應(yīng)性調(diào)節(jié)的目的。與傳統(tǒng)剛性結(jié)構(gòu)體系不同,氣枕式膜結(jié)構(gòu)不依賴于材料自身的剛度,而是通過形變吸收能量、承受荷載。這種自行調(diào)節(jié)能力使氣枕在很大程度上起到了穩(wěn)定支撐鋼結(jié)構(gòu)的作用,因此,氣枕式膜結(jié)構(gòu)的支撐鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件數(shù)量得以大為減少,重量也大為減輕。除此以外,氣枕單元體在跨度上優(yōu)勢(shì)明顯。數(shù)據(jù)表明:單向承載時(shí),ETFE氣枕的跨度可達(dá)3 m~5 m,雙向承載時(shí)則高達(dá)11 m,單元跨度上的優(yōu)勢(shì)使單個(gè)氣枕無需次級(jí)支撐結(jié)構(gòu)而直接安裝在主體支撐鋼結(jié)構(gòu)上,從而大幅減少了支撐結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和重量。

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