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發(fā)布時(shí)間:2020-12-19 18:43  
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北京航空航天大學(xué)充氣囊體活動(dòng)式試驗(yàn)支持系統(tǒng)工程(簡(jiǎn)稱(chēng)北航實(shí)驗(yàn)室)是較具代表性的氣承式膜結(jié)構(gòu),膜結(jié)構(gòu)建造時(shí)間為2010年,位于河北省秦皇島市昌黎漁島,北臨名旅游景點(diǎn)“世界滑沙中心”,是專(zhuān)為發(fā)展中國(guó)航空事業(yè)而修建的超大型飛行試驗(yàn)基地。體育場(chǎng)采用橢圓形馬鞍面布置,由X形內(nèi)外柱、三角形環(huán)桁架組成的鋼結(jié)構(gòu)提供外圍支撐,由內(nèi)環(huán)索、148根交叉形徑向吊索、72根徑向脊索、72根徑向谷索、膜邊索和PTFE膜材構(gòu)成整體張拉式索看臺(tái)膜結(jié)構(gòu)屋面。建筑面積3300 m2,采用國(guó)產(chǎn)PVC膜材,看臺(tái)膜材展開(kāi)面積(包括氣囊)為28000 m2。結(jié)構(gòu)體系由兩大部分組成:試驗(yàn)用主球體和通道。二者結(jié)構(gòu)體系相同,均為高壓氣囊和低壓氣承式組合充氣膜結(jié)構(gòu),其中高壓氣囊為直徑達(dá)1.5~3m的弧形圓柱曲面,內(nèi)壓高達(dá)到10kPa,為整個(gè)膜面提供骨架支撐作用;低壓氣承式充氣膜為一單層看臺(tái)膜面,內(nèi)壓僅為300Pa,起形成和維持膜面形態(tài),二者相互作用共同受外部荷載作用。

整體上,我國(guó)看臺(tái)膜結(jié)構(gòu)的研究已經(jīng)趕上了國(guó)際先近水平。Otto設(shè)計(jì)的蒙特利爾展覽會(huì)西德館索膜支承膜片結(jié)構(gòu)開(kāi)啟了現(xiàn)代看臺(tái)膜結(jié)構(gòu)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展,在此之后,看臺(tái)膜結(jié)構(gòu)開(kāi)始在西方發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始得到較為廣泛的應(yīng)用。近年來(lái),看臺(tái)膜結(jié)構(gòu)領(lǐng)域尚需深入研究的問(wèn)題和熱點(diǎn)主要有兩個(gè):膜材料(PVC、PTFE、ETFE等)的力學(xué)性能和模型(強(qiáng)度、彈性模量、時(shí)變、老化等);膜結(jié)構(gòu)的風(fēng)致振動(dòng)機(jī)理和風(fēng)荷載效應(yīng)設(shè)計(jì)計(jì)算方法。前者主要依靠實(shí)驗(yàn)室的模型研究,后者主要依靠膜結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)工作。目前,國(guó)內(nèi)已有多個(gè)大型膜結(jié)構(gòu)工程安裝了健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

在過(guò)去二十多年里,建筑看臺(tái)膜結(jié)構(gòu)在我國(guó)的應(yīng)用取得了爆發(fā)性增長(zhǎng),包含膜結(jié)構(gòu)的材料、設(shè)計(jì)、制作、安裝、檢測(cè)監(jiān)測(cè)等在內(nèi)的全產(chǎn)業(yè)鏈也已發(fā)展形成。在國(guó)際上受次在ETFE氣枕中集成了非晶太陽(yáng)能電池,其發(fā)電能力為20~30kW。目前,我國(guó)已有數(shù)百家膜結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)企業(yè),每年會(huì)建成大量的膜結(jié)構(gòu)建筑。看臺(tái)膜結(jié)構(gòu)的國(guó)產(chǎn)材料也從無(wú)到有,某些PVC和PTFE材料的技術(shù)水準(zhǔn)已經(jīng)接近國(guó)外材料,但這一領(lǐng)域相對(duì)而言仍然是我國(guó)膜結(jié)構(gòu)行業(yè)的短板。

同時(shí)這種看臺(tái)在夏季比賽的時(shí)候,觀眾特別希望可以坐在遮陽(yáng)效果好的一面,那么我們就需要把這些因素考慮進(jìn)去。外環(huán)為鋼結(jié)構(gòu)周邊鋼桁架,放涉狀的脊索從中心鋼環(huán)拉向周邊桁架的高點(diǎn),將穹頂劃分為20個(gè)單元。盡量讓設(shè)計(jì)大面積的有遮陽(yáng)效果。體育場(chǎng)看臺(tái)在施工的時(shí)候,我們還要注意角度和力度的搭配,這種建筑物并不需要有太多的設(shè)計(jì)元素,只需要符合體育場(chǎng)的要求就可以了。所以設(shè)計(jì)上無(wú)需太夸張。建筑材料一定要保證結(jié)實(shí)耐用。因?yàn)檫@樣的場(chǎng)地需要用上幾十年才會(huì)翻新或者改造一次,不會(huì)經(jīng)常去改動(dòng)布局,就不用考慮太多的特色因素。裝飾物越少越安全。然后在膜結(jié)構(gòu)裁剪的時(shí)候要量好尺寸,這樣每塊材料才能很好的焊接成功。

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