能夠與膜結(jié)構(gòu)相配合的常見(jiàn)結(jié)構(gòu)形式如下
能夠與膜結(jié)構(gòu)相配合的結(jié)構(gòu)形式很多,常見(jiàn)的形式如下:
1.懸索、索架和索穹頂
(1) 懸索懸索是簡(jiǎn)潔的張拉方式,膜角點(diǎn)到支座間只有拉索。但純粹的錯(cuò)點(diǎn)張拉曲面,由于受到膜材料的性能影響,不可能做到很大的跨度;在環(huán)境惡劣地區(qū),超過(guò)單個(gè)造型單元構(gòu)造跨度的方案是不可取的。
此種支撐方式適合膜結(jié)構(gòu)小品建筑。
(2) 索架
在懸索張拉的基礎(chǔ)上,利用結(jié)構(gòu)索架構(gòu)造的支點(diǎn),有效地減小了單元跨度,多個(gè)膜單元的組合可以構(gòu)成大面積的造型。索架是視覺(jué)效果輕盈的大跨度結(jié)構(gòu)形式,與膜結(jié)構(gòu)配合也是絕佳的選擇。
(3) 索穹頂
索穹頂與膜是天衣無(wú)縫、絕世無(wú)雙的組合,能體現(xiàn)“少費(fèi)多用”的思想。但索穹頂?shù)氖┕ぜ夹g(shù)要求較高、施工難度和費(fèi)用大是目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用的難點(diǎn)。
2.桅桿、桅桿+懸索、桅桿+懸索+架梁
(1) 桅桿
多用于小型膜結(jié)構(gòu)。曲面造型的低點(diǎn)錯(cuò)固在地面、錨樁或其他固定點(diǎn)上,高點(diǎn)用桅桿頂起,桅桿依靠自身剛度直立或用拉索穩(wěn)定。
(2) 桅桿十懸索與上面中不同,桅桿不直接頂起造型高點(diǎn),而是作為控制拉索的間接支撐,較(1) 中往往有較大的高度。為了吊起整片膜結(jié)構(gòu)屋面,通常需要不同方向的多條拉索,同時(shí)有利于保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。
通常由拉索固定的膜結(jié)構(gòu)屋面表現(xiàn)出更多的柔性和視覺(jué)上的輕盈。
(3) 桅桿十懸索十架梁
膜布張拉在架梁之間,架梁通過(guò)連接在桅桿頂部的索吊拉起來(lái),典型的例子即是英國(guó)泰晤士河邊的“千年穹頂”。
3.剛性骨架剛性支撐以鋼、木、混凝土等各種材料的“拱、架、梁”為骨架,膜片的部分邊界或全部邊界直接張拉連接在剛性骨架上,骨架圍成的邊界符合膜結(jié)構(gòu)形態(tài)構(gòu)成原則
意大利圣尼古拉體育場(chǎng)是為 1990 年意大利世界杯建造的八十體育場(chǎng)館。與一般膜結(jié)構(gòu)遮陽(yáng)篷的不同之處在于此體育場(chǎng)是采用混凝土梁為支撐主體結(jié)構(gòu)。這個(gè)挑篷的主要支撐構(gòu)件是從上層觀眾席頂部挑出來(lái)的預(yù)制鋼筋混凝土箱形梁;次要構(gòu)件有膜頂前端的 U形架,與箱形梁平行的弧形拱肋以及連接弧形拱肋與索的側(cè)向穩(wěn)定桿。膜頂由 26 塊各自從上層觀眾席的鋼筋混凝土框架延伸出來(lái)的瓦形膜構(gòu)成。26 片膜之間通過(guò)小塊瓦形膜連為一體,整個(gè)膜面覆蓋面積為 13250平方米。遮陽(yáng)篷懸挑跨度介于 14~27m 之間,這些結(jié)構(gòu)實(shí)際上與上層觀眾席的鋼筋混凝土框架直接連續(xù)。每塊膜面實(shí)際上是一個(gè)拱肋骨架結(jié)構(gòu).瓦形單元膜材鋪設(shè)在水泥看臺(tái)后部和 形架之間纖細(xì)的弧形拱肋上。為使這些拱肋盡量細(xì),它們的空間剛度通過(guò)兩端間的一系列拉桿加以強(qiáng)化,形成優(yōu)美的視覺(jué)感受。同時(shí)膜的邊緣均處理成曲線,以貼合鋼質(zhì)箱形梁。每塊膜均在四邊連續(xù)固定,并通過(guò)膜的雙向張力和位于拱間的膜上谷索的下壓力與下部的拱肋緊密貼合。這些膜上索的設(shè)置保證在惡劣的風(fēng)載下膜也不會(huì)將拱肋扯起。結(jié)構(gòu)體系的綜合利用為優(yōu)美的空間形式的產(chǎn)生創(chuàng)造條件。
綜上所述,在膜建筑的設(shè)計(jì)中一般建筑設(shè)計(jì)的建筑與結(jié)構(gòu)的矛盾無(wú)可選擇地變成了很合適的結(jié)合。膜建筑方案實(shí)質(zhì)上也須同時(shí)是膜結(jié)構(gòu)體系方案,方案起始于膜結(jié)構(gòu)的初步思考。不同的結(jié)構(gòu)支撐會(huì)對(duì)建筑的觀感產(chǎn)生強(qiáng)烈反差,相同的覆蓋面積由于結(jié)構(gòu)形式不同造型也會(huì)大相徑庭,建筑師必須對(duì)膜結(jié)構(gòu)體系有較深刻的理解,明了體系的工作原理,熟悉體系的構(gòu)成,在膜建筑設(shè)計(jì)中綜合考慮運(yùn)用。