索膜结构

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索膜结构

特点:膜结构所用膜材料由基布和涂层两部分组成.基布主要采用聚酯纤维和玻璃纤维材料;涂层材料主要聚氯乙烯和聚四氟乙烯。常用膜材为聚酯纤维覆聚氯乙烯(PVC)和玻璃纤维覆聚聚四氟乙烯(Teflon)。PVC材料的主要特点是强度低、弹性大、易老化、徐变大、自洁性差,但价格便宜,容易加工制作,色彩丰富,抗折叠性能好。为改善其性能,可在其表面涂一层聚四氟乙烯涂层,提高其抗老化和自洁能力,其寿命可达到15年左右。Teflon材料强度高、弹性模量大、自洁、耐久耐火等性能好,但它价格较贵,不易折叠,对裁剪制作精度要求较高,寿命一般在30年以上,适用于永久建筑。 

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图1、膜与膜连接

       索膜结构的空间曲面是由许多平面膜材经裁剪设计拼接而成,由于膜材幅宽较小,因此膜片间需通过接缝连接形成整体。膜材接缝的连接方式主要有:缝合连接、机械连接(夹板螺栓连接)、粘合连接、热合连接和束带连接等,如图:


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图2、膜与索的连接

    在进行膜-索节点设计时需要注意的问题是,由于索与膜之间的材料差异,应使两者之间留有一定的空隙,以适应在荷载作用下膜与索之间可能产生的相对滑动。有单边连接(如边索)和双边连接(如脊索和谷索)。如下图所示,常用的单边连接方法是将钢索穿入膜材热合的索套中,或采用铝合金或不锈钢夹板和螺栓来连接膜材与钢索。图片给出了一种膜与谷索的双边连接构造。双边连接通常需要在其上面增加一层防水用的覆盖膜。

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图3、索膜节点加强

    当膜面跨度在15米以上且无中间支承时,为减小膜面应力,可以利用索或合成纤维带对膜面进行局部构造加强。加强索可以缝进膜面内或设在膜面外,如下图所示。当加强索位于膜面外侧时,应注意防止索自身的腐蚀以及由于摩擦造成的膜面表皮损伤。

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4、索与索的连接

    双向钢索交叉节点可采用节点板连接,也可采用U形夹或夹板等夹具连接,如图所示。为了保证夹紧钢索,可采用低碳钢或高强螺栓。需要注意的是,在无应力状态下被夹紧的索受拉后,其直径会减小,从而使夹持力降低,对此可通过二次旋紧螺栓来调整。

 

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5、多向钢索连接

    多向钢索之间可采用连接板连接,如图所示。此时应注意各钢索轴线要汇交于一点,以避免连接板偏心受力。在进行连接板设计时,应尽可能采用曲线造型,以展现膜结构的柔和与灵动之美。最后一张图片节点是体育场看台挑篷结构中内环索与脊索和谷索之间的一种连接做法。这种节点的受力很大,且直接关系到挑篷结构的整体稳定性,设计时要特别小心

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