膜结构(2)-膜结构建筑

PTFE膜结构安装施工工法一、前言PTFE膜结构安装施工工法是一种用于建筑物屋面、墙面和采光顶的新型建筑膜结构，具有轻质、高透光率、耐候性强等特点。

本文将详细介绍该工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析和工程实例。

二、工法特点PTFE膜结构安装施工工法的特点有：1. 透光性强：PTFE膜具有良好的透光性，可保证建筑物内部获得足够的自然光照；2. 抗老化性能好：PTFE膜具有出色的耐候性和抗老化性能，能够在恶劣的气候条件下长期使用；3. 轻质化：PTFE膜具有轻质化的特点，相比传统建筑材料，减轻了结构负荷；4. 灵活可塑性好：PTFE膜可根据建筑物设计的需要进行弯曲、拉伸等形状变化；5. 环保节能：PTFE膜材料本身具有良好的耐候、阻燃性能，不会产生有害物质；同时，其透光性能也能减少建筑物内部的照明能耗；6. 维护简便：PTFE膜不易积尘，并且容易清洗维护。

三、适应范围PTFE膜结构安装施工工法适用于需要光照、采光和景观效果的建筑物，如体育馆、展览中心、市政工程、商业建筑、文化建筑、交通建筑等。

同时，由于PTFE膜具有可塑性好的特点，因此适用于各种形状的建筑，如球形建筑、双曲面建筑、自由曲面建筑等。

四、工艺原理PTFE膜结构安装施工工法的实际工程是基于对工法与实际工程之间联系以及采取的技术措施进行分析和解释的。

其理论依据主要包括以下几个方面：施工工法与实际工程之间的联系：PTFE膜的材料具有抗老化、抗紫外线、抗污染等特点，能够在不同气候条件下长期使用。

因此，在实际工程中，需要针对项目的具体情况进行施工工法的选择和确定。

采取的技术措施：在PTFE膜结构安装施工工法中，需要考虑的技术措施包括场地准备、膜材料加工、固定系统设计和安装、连接件设计和安装等方面。

通过分析和解释这些理论依据，可以使读者了解PTFE膜结构安装施工工法的原理和理论基础。

五、施工工艺PTFE膜结构的安装施工工艺可以分为以下几个阶段：1. 场地准备：清理施工现场，确保基础平整，排除绊物，以满足施工需求。

膜结构介绍 一种适合建筑的新材料的出现，必然引建筑结构的革命，如历史上的混凝土和钢材，70年代以来，以欧美为中心发展起来的新型织物膜材，也是如此，用这种优良的织物，辅以柔性或钢性支撑，可绷成一个曲率互反，有一定刚度和张力的结构体系。

这种全新的建筑结构形式，集建筑学、结构力学、材料学与精细化工、计算机技术等为一体，具有以下优秀的特点： 1、造型的艺术性。

它既能充分发挥建筑师的想象力，又能体现结构构件清晰受力之类。

2、良好的自洁性。

膜建筑中采用具有防护涂层的膜材，可使建筑具有良好的自洁效果，同时保证建筑的使用寿命。

3、施工的快捷性。

膜建筑工程中所有加工和制作均在工厂内完成，现场只进行半成品组装，因此施工简便快捷，施工周期短。

4、较好的经济性。

由于膜材具有一定的透光率，白天可减少照明强度和时间，因而比较节约能源，降低了长期使用费用，同时夜间彩灯透射形成的绚烂景观也能达到很好的广告宣传效益。

5、 结构自重轻，非常适合于建造大跨度空间结构。

膜结构的分类 膜结构按结构受力特性大致可分为充气式膜结构、张拉式膜结构（Tension/Suspension membrane structure）、骨架式膜结构（Frame membrane strcture，Cable dome membrane structure）、组合式膜结构（Compound membrane structure）等几大类。

充气式膜结构张拉式膜结构骨架式膜结构组合式膜结构膜 应 用 领 域：★ 体育设施： 体育场、健身中心、游泳馆、网球馆、篮球馆等。

★ 商业设施： 商场、购物中心、大型会展场所、餐厅、酒店（挑檐）等。

★ 文化设施： 展览中心、剧院、会议厅、博物馆、植物园、水族馆、音乐广场等。

★ 交通设施： 机场、火车站、公交车站、收费站、码头、加油站、天桥连廊等。

★ 工业设施： 工厂、仓库、科研中心、处理中心、温室、物流中心等。

★ 景观设施： 建筑入口、标志性建筑或景观性小品、广场休闲区、海滨娱乐休闲建筑、居住小区、游乐场、步行街、停车场、楼宇屋顶改造更新等。

膜结构又叫张拉膜结构（Tensioned Membrane structure），是以建筑织物，即膜材料为张拉主体，与支撑构件或拉索共同组成的结构体系，它以其新颖独特的建筑造型，良好的受力特点，成为大跨度空间结构的主要形式之一。

膜材料是指以聚酯纤维基布或PVDF、PVF、PTFE等不同的表面涂层，配以优质的PVC组成的具有稳定的形状，并可承受一定载荷的建筑纺织品。

它的寿命因不同的表面涂层而异，一般可达成12-50年。

膜结构建筑的特点及应用领域：膜结构是一种全新的建筑结构形式，它集建筑学、结构力学、精细化工与材料科学、计算机技术等为一体，具有很高技术含量。

其曲面可以随着建筑师的设计需要任意变化，结合整体环境，建造出标志性的形象工程。

艺术性：充分发挥建筑师的想象力，又体现结构构件清晰受力之美。

经济性：由于膜材具有一定的透光率，白天可减少照明强度和时间，能很好地节约能源。

同时夜间彩灯透射形成的绚烂景观也能达到很好的广告宣传效益。

大跨度：膜结构可以从根本克服传统结构在大跨度（无支撑）建筑上实现所遇到的困难，可创造巨大的无遮挡可视空间，有效增加空间使用面积。

自洁性：膜建筑中采用具有防护涂层的膜材，可使建筑具有良好的自洁效果，同时保证建筑的使用寿命。

工期短：膜建筑工程中所有加工和制作均在工厂内完成，可减少现场施工时间，避免出现施工交叉，相对传统建筑工程工期较短。

膜建筑可广泛应用于大型公共设施：体育场馆的屋顶系统、机场大厅、展览中心、购物中心、站台等，又可以用于休闲设施、使用工业设施及标志性或景观性建筑小品等。

一，什么是膜结构？膜结构又叫张拉膜结构（Tensioned Membrane structure），是以建筑织物，即膜材料为张拉主体，与支撑构件或拉索共同组成的结构体系，它以其新颖独特的建筑造型，良好的受力特点，成为大跨度空间结构的主要形式之一。

膜结构是一种建筑与结构完美结合的结构体系。

它是用高强度柔性薄膜材料与支撑体系相结合形成具有一定刚度的稳定曲面，能承受一定外荷载的空间结构形式。

膜结构的介绍及应用膜结构是一种建筑与结构完美结合的结构体系。

它是用高强度柔性薄膜材料与支撑体系相结合形成具有一定刚度的稳定曲面，能承受一定外荷载的空间结构形式。

其造型自由轻巧、阻燃、制作简易、安装快捷、节能、安全等优点，因而使它在世界各地受到广泛应用。

这种结构形式特别适用于大型体育场馆、入口廊道、小品、公众休闲娱乐广场、展览会场、购物中心等领域。

一、膜结构的分类从结构方式上大致可分为骨架式、张拉式、充气式膜结构3种形式1.骨架式膜结构（FrameSupportedStructure）以钢构或是集成材构成的屋顶骨架后，在其上方张拉膜材的构造形式，下部支撑结构安定性高，因屋顶造型比较单纯，开口部不易受限制，且经济效益高等特点，广泛适用于任何大,小规模的空间。

2.张拉式膜结构（TensionSuspensionStructure）以膜材、钢索及支柱构成，利用钢索与支柱在膜材中导入张力以达到安定的形式。

除了可实践具创意，创新且美观的造型外,也是最能展现膜结构精神的构造形式.近年来，大型跨距空间也多采用以钢索与压缩材料构成钢索网来支撑上部膜材的形式。

因施工精度要求高，结构性能强，且具丰富的表现力，所以造价略高于骨架式膜结构。

3.充气式膜结构（PneumaticStructure）充气式膜结构是将膜材固定于屋顶结构周边，利用送风系统让室内气压上升到一定压力后，使屋顶内外产生压力差，以抵抗外力，因利用气压来支撑，及钢索作为辅助材,无需任何梁,柱支撑，可得到更大的空间，施工快捷，经济效益高，但需维持进行24小时送风机运转，在持续运行及机器维护费用的成本上较高。

二、膜材料用于膜结构建筑中的膜材是一种具有强度，柔韧性好的薄膜材料，是由纤维编织成织物基材，在其基材两面以树脂为涂层材所加工固定而成的材料，中心的织物基材分为聚酯纤维及玻璃纤维，而作为涂层材使用的树脂有聚氯乙烯树脂（PVC）,硅酮(silicon)及聚四氟乙烯树脂（PTFE），在力学上织物基材及涂层材分别具有影响下列的功能性质。

膜结构简单介绍膜结构（MembraneStructure），也即张拉膜结构（TesionedMembraneStructure），是依靠膜材自身的张拉力和特殊的几何形状而构成的稳定的承力体系。

膜材只能承受拉力而不能受压和弯曲，其曲面稳定性是依靠互反向的曲率来保障，因此需制作成凹凸的空间曲面，故习惯上又称空间膜结构。

古老的膜结构在公元前几千年就已经出现，最早是由天然枝条和兽皮搭成的帐篷（Pavilion），然后发展到由铁木和帆布制作成各种各样的形状。

但是，从欧洲古罗马帝国、中国汉朝时代到十九世纪末，膜结构几乎处于一个停滞发展的阶段。

直到第二次工业革命，化学工业和工程力学迅速发展，高分子合成材料技术得到大力改进，膜材料摆脱茹毛饮血的状况，现代膜结构才开始蓬勃发展。

另外，两次世界大战也加快了膜结构的发展。

1917年美国兰彻斯特建议利用新发明的电力鼓风机将膜布吹胀，作野战医院，但没有真正成为使用的产品。

1946年，一位名为贝尔德的人为美国军方做了一个直径15m圆形充气的雷达罩，由此而衍生出了新的膜结构工业产业。

最受人注目的是1967年FreiOtto设计的加拿大蒙特利尔博览会上的西德馆，其以轻质透明有机织片作为顶部结构，开了膜结构商业化的先河。

1970年日本大阪万国博览会上一座气承式膜结构的拟椭圆形美国馆（尺寸140×83.5m），首次采用了聚氯乙烯（PVC）涂层的玻璃纤维织物，这是世界上第一个大跨度的膜结构。

以后，膜结构象雨后春笋，迅速发展。

膜结构是随着现代科学技术发展起来的全新建筑技术表现形式，是材料科学、建筑学、结构力学以及现代环境学高速发展的综合产物。

20世纪60年代随着现代柔性建筑材料的发展，建筑师们从帐篷着一最古老的简单建筑结构出发，构造出了魔幻般的形式——膜结构。

它可以构成单曲面，多曲面等不同建筑结构形式，满足了建筑师们对建筑与美学高度统一的要求。

柔性材料具有透光和防紫外线功能，在一些室外建筑和环境小品中得到广泛的应用。

摘要膜结构系统是由膜、索、桅杆、梁柱、基础等组件组成的，可以创造出优美的曲面造型；可以覆盖大跨度空间，并且重量轻，具有优异的结构特性。

同时，膜结构在照明、声学、防火、保温、节能与自洁等方面也具有许多优点。

现代意义上的膜结构在国外经过30多年的发展已经趋于成熟。

自1997年上海八万人体育场建成以来，膜结构在我国内地已得到较多应用，被广泛应用于体育场、展览馆、加油站等建筑中。

膜结构的组件与传统结构中的构件截然不同，其连接方式与传统结构中构件连接方式差别也非常大。

膜结构施工与传统结构施工最大的不同在于膜结构的节点连接。

本讲义对膜结构的节点连接进行了比较系统的概括，主要体现在以下几方面：一、.综合阐述了膜结构中各类材料的性能及其特性；二、将膜结构中的各类节点进行了新的分类，使之条理更加清晰；三、分析了膜结构的节点受力特点，并提出膜结构中节点的设计原则和要求；四、对膜结构的节点按类别进行了系统的介绍；五、对典型节点进行了受力分析；本讲义的编写得到了土木工程学院领导的大力支持，在此表示感谢。

由于本人水平有限，加之时间仓促，讲义中谬误之处在所难免，望读者及时提出批评指正。

目录第一章绪论 (3)第二章膜结构体系及其组成材料 (10)2.1 膜结构体系 (10)2.2 膜结构组成材料 (17)第三章膜结构节点构造 (26)3.1膜结构节点分类、特性及其设计要求 (26)3.2 膜材连接节点 (30)3.3 索材连接节点 (53)3.4支承骨架连接节点 (59)第四章工程实例―徐州“月影风帆”膜结构改造设计 (65)第一章绪论人类的建筑活动从远古时期的帐篷到现代空间结构的膜结构，经历了漫长的发展历程。

认识膜结构的发展历程有助于我们认识建筑膜结构技术的演变规律，更好地进行建筑设计。

一、膜材的发展概况远古时期，人类最早的居所是帐篷。

它采用树皮、兽皮作帏幕，用石材、树干等作支承，以后逐渐发展为天然合成材料，如棉纱、毛纺、帆布等。

什么是膜结构建筑？一．定义1．膜结构——由膜材和其他构件组成的建筑物或构筑物。

2．基材——由玻璃纤维或聚酯纤维等织成的高强度织物。

3．涂层——涂敷在基材上，起保护基材作用的聚合物层。

4．面层——保护膜材免受紫外线侵蚀并使膜材具有自洁性的表面附加层。

5．膜材——由基材和聚合物涂层构成的涂层织物以及由高分子聚合物制成的薄膜。

6．拉索——具有一定预张力的受拉构件。

可为钢丝束、钢绞线、钢丝绳等钢索和非金属缆绳等。

7．膜片——对膜材进行裁剪后形成的单块膜。

二．类型1．根据建筑造型需要和支承条件可分为整体张拉式膜结构、骨架支承式膜结构、索系支承式膜结构与空气支承式膜结构，或由以上形式混合组成的结构。

（1）整体张拉式膜结构——由桅杆等构件提供支承点，并在周边设置锚固点，通过张拉而形成稳定的体系。

1-膜；2-边索；3-脊索；4-桅杆；5-锚固点；6-谷索；7-柱（2）骨架支承式膜结构——由钢构件或其他刚性结构作为承重骨架，在骨架上布置按设计要求张紧的膜材。

1-骨架；2-膜（3）索系支承式膜结构——由空间索系作为主要承重结构，在索系上布置按设计要求张紧的膜材。

1-索系；2-环梁；3-膜（4）空气支承式膜结构——具有密闭的充气空间，并应设置维持内压的充气装置，借助内压保持膜材张力并形成设计要求的曲面，可采用气承式、气肋式和气枕式。

1-加劲索；2-膜；3-气肋；4-气枕三．材料1．膜材应根据建筑功能、膜结构所处环境和使用年限、膜结构承受的荷载以及建筑物防火要求进行选用。

（1）G类，在玻璃纤维织物基材表面涂覆聚合物连续层的涂层织物；常用G类膜材等级（2）P类，在聚酯纤维织物基材表面涂覆聚合物连续层并附加面层的涂层织物；常用P类膜材等级（3）E类，由乙烯和四氟乙烯共聚物制成的ETFE薄膜。

E类膜材第一、第二屈服强度及极限抗拉强度标准值(N／mm2)E类膜材密度、弹性模量和泊松比2．拉索和锚具拉索可采用钢丝束、钢绞线或钢丝绳，也可以根据具体情况采用钢拉杆等。

土木工程知识点-膜结构建筑透光性特性膜结构是建筑结构中最新发展起来的一种形式，它以性能优良的织物为材料，或是向膜内充气，由空气压力支撑膜面，或是利用柔性钢索或刚性支撑结构将面绷紧，从而形成具有一定刚度、能够覆盖大跨度空间的结构体系。

膜结构工程在国内已逐渐应用于体育建筑、商场、展览中心、交通服务设施等大跨度建筑中。

膜结构已成为结构设计选型中的一个主要方案。

成为建筑应用的一个重要领域。

膜结构建筑特点介绍：轻质：张力结构自重小的原因在于它依靠预应力形态而非材料来保持结构的稳定性。

从而使其自重比传统建筑结构的小得多，但却具有良好的稳定性。

建筑师可以利用其轻质大跨的特点设计和组织结构细部构件，将其轻盈和稳定的结构特性有机地统一起来。

柔性：张拉膜结构不是刚性的，其在风荷载或雪荷载的作用下会产生变形。

膜结构通过变形来适应外荷载，在此过程中荷载作用方向上的膜面曲率半径会减小，直至能更有效抵抗该荷载。

透光性：透光性是现代膜结构最被广泛认可的特性之一。

膜材透光性是由它的基层纤维、涂层及其颜色所决定的。

标准膜材的光谱透射比在10%~20%之间，有的膜材的光谱透射比可以达到40%，而有的膜材则是不透光的。

膜材的透光性及对光色的选择可以通过涂层的颜色或是面层颜色来调节。

有人认为建立新形式的标准化始走向建筑和谐的唯一道路，并且能用建筑技术加以成功地控制．而我的观点不同，我要强调的是建筑最宝贵的性质是它的多样化和联想到自然界有机生命的生长．我认为着才是真正建筑风格的唯一目标．如果阻碍朝这一方向发展，建筑就会枯萎和死亡．要使建筑结构适合于环境，要注意到气候，地位和四周的自然风光，在结合目的来考虑的一切因素中，创造出一个自由的统一的整体，这就是建筑的普遍课题，建筑师的才智就要在这个可提到完满解决上体现。