张力结构的型式及发展
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世界上第一座张力腿平台:Hutton TLPHUTTON TLP - ARDERSIER YARD1984年8月,在近30年的理论和实验研究的基础上,世界上第一座实用化张力腿平台由Conoco公司在北海Hutton油田157m水深处建成投产。
Hutton TLP是一座中等水深油气钻探、生产的综合性平台。
它的平台本体由6根立柱和4个浮筒组成,由16根垂直系于海底基础基座的张力筋腱将平台本体固定。
每根张力筋腱是由厚壁钢管组成的。
16根张力筋腱共分为4组,也就是4条张力腿。
平台每根角柱都对应一条张力腿。
张力腿上端穿过角柱在水平面之上和甲板相铆固,下端与海底地基基础相连,通过平台本体的浮力保持张拉的受力状态。
Hutton TLP所处海底地基为中等强度黏土,因此选择了4个相互独立的重力式基础。
这种基础在通常的土质下计算简单,设计可靠。
Hutton TLP float out其实,在中等水深条件下,钢导管架平台是较经济的石油平台类型。
当时选择张力腿平台形式的一个重要目的是希望在中等海况下获得关于张力腿平台运动性能的一些实测数据,为以后张力腿平台在深海域的广泛设计应用提供科学依据。
从这种意义上来说,Hutton TLP也是一座实验平台。
在Hutton TLP建成投产后,取得了良好的经济效益,建立了业界将张力腿平台投入生产领域的信心,而且,各国学者围绕其进行了广泛而卓有成效的研究工作,为后来建造其他张力腿平台打下了坚实的基础。
A workboat at anchor, with the Hull of the Hutton TLP catching the last rays of the spring sun.Hutton TLP LegsHutton TLP Legs第一代张力腿平台总述第一代张力腿平台,即传统类型的张力腿平台,应用时间长、分布范围广、平台数量多、设计理论成熟,在张力腿平台发展的历史中占有很重要的地位。
深水浮式平台的类型深海有着强大的油气资源储备。
不断涌现的各种新型采油平台技术促进着深海采油技术的高速发展,这些技术概括起来可分为四大类:张力腿式平台(TLP),单筒式平台(SPAR),半潜式平台(SEMI)和浮(船)式生产平台(FPSO)。
在每一大类中,又有很多不同的技术概念。
下面就不同型式的平台使用和特点分别做介绍。
图1:深水平台类型一、深海张力腿平台的发展概况及发展趋势图2:张力腿平台的发展自1954年美国的提出采用倾斜系泊方式的索群固定的海洋平台方案以来,张力腿平台(TLP)经过近50年的发展,已经形成了比较成熟的理论体系。
1984年第一座实用化TLP——Hutton平台在北海建成之后,TLP在生产领域的应用也越来越普遍,逐渐成为了当今世界深海采油领域的两大主力军之一(另一种当前广泛使用的深海采油平台是Spar,将在后面部分中进行详细介绍)。
进入上个世纪90年代之后,TLP平台的发展进一步加速,在生产区域方面,TLP的应用已经从北海和墨西哥湾扩展到了西非沿海;在平台种类方面,TLP已经在原有的传统类型TLP基础上,发展出了Mini-TLP、ETLP等多种新概念张力腿平台,加之不断地采用最新地科学技术,TLP平台在降低成本,提高适应性、稳定性和安全性地道路上取得了长足地进步。
下面将简要介绍张力腿平台的总体结构,然后对1990年之后TLP平台的发展状况进行详细的论述。
1、张力腿平台总体结构简介张力腿平台(TensionLegplatform,简称TLP)是一种典型的顺应式平台,通过数条张力腿与海底相连。
张力腿平台的张力筋腱中具有很大的预张力,这种预张力是由平台本体的剩余浮力提供的。
在这种以预张力形式出现的剩余浮力作用下,张力腿时刻处于受预拉的绷紧状态,从而使得平台本体在平面外的运动(横摇、纵摇、垂荡)近于刚性,而平面内的运动(横荡、纵荡、首摇)则显示出柔性,环境载荷可以通过平面内运动的惯性力而不是结构内力来平衡。
人道主义——结构主义的“张力论”解人道主义是一种伦理观点,其基本原则是将人的尊严和权利置于至高无上的地位。
它主张人类应该尽力减少和消除他人的痛苦和苦难,并尽量提供帮助和支持给那些需要的人。
人道主义关注的范围广泛,包括但不限于提供食物、医疗、教育、住房等基本需求的满足,以及保护人类的生命和尊严的权利。
人道主义的价值观和原则可以从不同的角度进行解读和分析。
其中一种主要的观点是结构主义的“张力论”,由法国社会学家皮埃尔·布尔迪厄在20世纪60年代提出。
布尔迪厄的“张力论”认为,社会结构是人道主义行为的基本影响因素。
他认为社会结构是彼此相互联系的个体和群体之间的关系网,这些关系构成了社会的组织和功能。
布尔迪厄认为,社会结构相对稳定,并且对个体行为产生了一定的压力和制约。
在人道主义行为中,个体通常会遵循社会结构中的规范和期望。
这些规范和期望是通过社会化过程传递的,并且在个体和群体之间形成了一种张力。
这种张力既可以推动人道主义行为,也可以阻碍人道主义行为。
布尔迪厄认为,人道主义行为通常是社会结构中张力的结果。
在社会中,个体和群体之间存在各种各样的利益和权力关系。
这些关系涉及到资源的分配、权力的斗争等问题。
人道主义行为是个体和群体之间不断博弈和权衡的结果,既受到个人意愿的影响,也受到社会结构的制约。
布尔迪厄认为,人道主义行为的发生和发展需要考虑社会结构中的不平等和冲突。
在社会结构中,存在着剥削和压迫的现象,这些现象可能会导致一些人陷入困境和苦难。
人道主义的目标之一就是通过改变社会结构,减少不平等和冲突,从而实现人的尊严和权利的保障。
布尔迪厄强调,人道主义行为不仅仅是个体之间的关怀和帮助,还应该从制度和政策层面进行考虑和实施。
他认为,人道主义的解决方案应该是结构性的,也就是通过改变社会结构,减少不平等和冲突,提供更好的社会保障和公共服务。
结构主义的“张力论”提供了一种解读人道主义的途径。
它强调社会结构对人道主义行为的影响,将人道主义行为放置在社会结构中的不平等和冲突的背景下进行分析和解释。
钢结构在建筑工程中的应用与发展摘要:现代钢结构大厦是一种以钢为主体材料,并作为骨架、保温材料为墙体的建筑。
钢结构大厦,在许多国家流行,影响和改变了传统的建筑理念,因为大的优势,逐渐成为制度建设的主流,我们必须不断地学习,充分发挥自身优势,设计出更好的建筑,使它成为现代建筑的象征。
从我国的建筑结构发展看,20世纪50年代茅草房、70年代砖瓦房、80年代外走廊,90年代建楼房,而今的建筑主要是钢筋混凝土结构。
而钢结构建筑作为新型节能环保的建筑体系,被誉为21世纪的“绿色建筑”之一。
随着我国经济建设的迅速发展,工程建设领域将越来越多地采用钢结构,也因此带动了钢结构设备生产企业的发展。
关键词:钢结构在建筑工程中的应用与发展在现代建筑工程施工过程中,钢结构不稳定引起的安全事故越来越多,不仅给人们的生命和财产安全造成了严重的破坏,也在很大程度上制约了稳定发展的建设。
因此,这个问题必须引起建筑设计人员高度重视建筑施工企业,并加强对钢结构建筑结构设计的优化设计,其中容易出现的问题,及时采取有效的改善措施,从而减少安全隐患的发生率。
一、重要性分析在实际结构设计过程中,钢结构设计是钢结构设计的重要组成部分,钢结构设计是指产品的演变,对于现代钢结构制造业的可持续发展有着重要的影响。
从建筑的结构设计和术语的性质来看,钢结构设计不仅是一个几何组成,更体现了技术相关的因素。
设计人员的专业知识作为一个结果,能力提出了更高的要求,对钢结构建筑结构设计中的设计师,都必须严格遵守相应的要求的设计蓝图,自然是结合工程建设,充分掌握设计要点在工程图纸和平面线联想出一个完整的和明确的空间结构的蓝图,以保证高质量的钢结构设计。
建筑师也符合施工规范对钢结构建筑的结构设计,真正学到的结构要求、结构特点等,只有这样,设计一个合理的接地形式,使其符合国家规定的标准。
同时,还需要加强对关键部件的优化设计、钢结构设计、建筑结构设计中,从最终的意识认识到钢结构设计中的结构设计的重要性,为了不断提高结构设计钢结构设计的效率和质量建设工程施工。
人道主义——结构主义的“张力论”解作者:梁栋来源:《学理论·下》2020年第01期摘要:进入20世纪以来,西方学界激起了“人道”与“结构”之间哪个才是真正的马克思主义,哪个形态才是马克思真正所要表达的核心内涵,两者对立的局势也在不断加深,直至今天国内外的学者仍然在争论。
这两大流派都机械地固守“人道”和“结构”中的一个方面,导致对马克思主义产生片面化、机械化,以至于有些贬低马克思主义的价值。
在本文中将重点分析两者的价值论断以及价值目标来挖掘他们之间的张力结构。
他们之间的对立绝对不是片面的,而是互相制约,他们之间的对立与争论只是表面的,用张力论来解释这一场结构与主体的实际之争,对于我们理解西方马克思主义有着深刻的意义。
关键词:人道主义;结构主义;马克思主义中图分类号:A81; ;文献标志码:A; ;文章编号:1002-2589(2020)01-0022-02西方马克思主义大致经历了三个发展阶段,首先是以卢卡奇为代表的人本主义的马克思主义阶段,应该清楚明白在这个阶段是以主体为研究的核心,第二个阶段是结构主义的马克思主义,在这一阶段严重贬低意识形态思想,弘扬科学主义思想,认为马克思前后期的思想有“认识论断裂”,第三个阶段就是在法国68运动的发起,使得马克思主义的发展进入低潮阶段,关于马克思主义的各种思潮并起,形成一种差异性的发展趋势。
一、人道主义马克思主义的立脚点——主体性西方马克思主义学者,例如卢卡奇、葛兰西、萨特等,他们关于马克思主义的研究具有人道主义的倾向,即紧紧关注于主体本身的生存境遇与发展。
可以确定的是主体的问题一直伴随着马克思主义的发展历程,例如,早期西方马克思主义代表者卢卡奇,构建无产阶级的历史与阶级意识,形成對国家和市民社会的总体性认识,反对单一经济决定论,主客体应该在理论与实践两者的良性交互中实现自身的发展,从这里我们可以看出在早期西方马克思主义主要立脚点在于主体的革命精神以及反抗性,不断加强无产阶级的革命精神为实现共产主义做准备。
运动生物力学复习资料名词解释运动生物力学的概念:研究体育运动中人体及器械机械运动规律及应用的科学。
超重现象:动态支撑反作用力大于体重的现象。
失重现象:动态支撑反作用力小于体重的现象。
人体运动的内力:人体内部各部分之间的相互作用力。
支撑面:支撑面积是由各部位支撑的表面及他们之间所围的面积组成的。
平衡角:所谓平衡角就是战略重点横向投影线和战略重点至提振面积边缘适当点的连线间的夹角。
平衡系数:当飞溅力已经开始促进作用时,平衡力矩与飞溅力矩的比值。
上提振均衡:支撑点在战略重点上方的均衡。
下提振均衡:支撑点在战略重点下方的均衡。
转动惯量:物体旋转时惯性大小的量度。
肌肉的主动张力:肌肉收缩元兴奋时可产生张力,称主动张力。
肌肉的被动张力:肌肉被牵拉时产生弹力,称被动弹力。
肌肉总张力:肌肉的激活状态:肌肉僵硬:被变长的肌肉,其张力存有随着时间的缩短而上升的特性,这一特性表示肌肉僵硬。
动作技术原理:就是指顺利完成某动作技术的基本规律,它适用于于任何人,不考量运动员的性别、体形、运动素质的发展水平和心里素质等的个体差异,就是具备共同特点的通常规律。
最佳动作技术:就是考量了个人的身体形态、机能、心里素质和训练水平去应用领域通常技术原理,以达至最理想的运动成绩。
肢体的鞭打动作:在克服阻力或身体位移过程中,上肢诸环节依次加速和制动,使末端环节产生极大速度的动作形式。
并肩运动:人体凌空时或人体两端无约束时,身体某一部分向某一方向活动,身体的另一部分可以同时产生恰好相反方向的活动,我们这种身体两部分相互吻合或靠近的运动形式沦为并肩运动。
动作技术的特征画面:不同动作阶段的临界点。
(走的)着地距离:提振脚着地瞬间战略重点在地面上的投影点至着地点的水平距离。
(走的)凌空距离:跑步凌空阶段身体战略重点通过的水平距离。
(跑的)后蹬距离:支撑脚离地瞬间重心在地面上的投影点到离地点的水平距离。
(跑的)着地角:着地时刻,身体重心与着地点的连线和水平面的夹角。
价值两分的张力结构张力结构是一种力学原理的应用,通过将力均匀分布在结构中,使得结构处于平衡状态。
其中,张力是指由结构中的拉力所产生的力。
在张力结构中,张力的大小和方向对于结构的稳定性和功能起着至关重要的作用。
价值两分的张力结构即指在结构设计和构建中,考虑到价值的最大化和成本的最小化。
这种结构设计既要满足结构的功能需求,又要考虑到经济效益和可持续发展的因素。
在价值两分的张力结构中,设计师需要综合考虑多个因素,包括结构的安全性、可靠性、美观性等。
首先,结构的安全性是最重要的,必须保证结构在正常使用和极限工况下都能够承受所受力的作用,不发生破坏或倒塌。
其次,结构的可靠性也是必须考虑的因素,即结构在长期使用过程中能够保持良好的功能和性能。
最后,结构的美观性也是不可忽视的因素,一个美观的结构能够提升周围环境的品质,给人们带来愉悦的感受。
为了实现价值两分的张力结构,设计师需要进行详细的结构分析和计算。
首先,通过确定结构的受力情况和受力路径,可以确定结构中的张力分布。
然后,可以根据结构的功能需求和使用条件,确定结构的材料和构造形式,以最大程度地发挥结构的张力特性。
在设计过程中,设计师还需要考虑结构的可维护性和可持续性,选择适合的材料和施工工艺,以降低维护和运营成本,延长结构的使用寿命。
除了结构设计和构建阶段的考虑,价值两分的张力结构还需要在结构的使用和维护过程中进行监测和评估。
通过定期检查结构的状态和性能,及时发现和处理结构的问题,保证结构的安全和可靠性。
同时,还可以通过使用新技术和材料,提升结构的功能和性能,实现价值的增值。
价值两分的张力结构在结构设计和构建中起到至关重要的作用。
通过综合考虑结构的功能需求、经济效益和可持续发展的因素,设计师可以实现结构的最佳设计和优化。
这种结构设计不仅能够满足结构的使用要求,还能够提升结构的价值和质量,为人们创造更好的生活环境。
设计师在实践中应该注重创新和实用,将价值两分的张力结构理念应用到实际工程中,推动建筑领域的发展和进步。
张力结构的型式及发展徐宗美,张华,陈礼和南京河海大学土木工程学院 ( 210098)E-mail:xuzongmei_1999@摘 要:张力结构涉及诸如基础理论研究、应用技术、材料科学、建筑设计与施工等内容,它的分析、设计与施工反映了一个国家多种先进的科学技术水平。
由于张力结构充分发挥了材料强度,造型优美且具有很高的结构效率,在大跨度空间结构及中小跨度结构中得到了广泛应用。
随着张力结构的不断发展,目前出现了许多新型结构型式。
本文结合大量科技文献,对张力结构进行了分类并阐述了各型式的机理和特点,对其重点研究领域进行了描述,最后对张力结构的发展前景作了展望。
关键词:张力结构;悬索结构;张力集成体系;膜结构1概述张力结构从满足一定拓扑关系的几何构造和外形中,通过预应力过程获取刚度,从而使结构具有满足功能要求的建筑造型和承载能力。
因此张力结构的分析、设计与施工的过程紧紧围绕结构的拓扑、外形及刚度展开。
在当前的工程中,张力结构一般都不是一种简单的型式,而是多种型式的集成,因此各文献对其分类也不尽相同,本文取长补短,对张力结构作出如下分类:悬索结构,张力集成体系和膜结构。
2张力结构的分类2.1悬索结构悬索结构形式多样,布置灵活,自重轻,施工简单。
它以一系列受拉的索作为主要承重构件,这些索按一定规律组成各种不同形式的体系,并悬挂在相应的支承结构上。
悬索结构仅通过索的轴向拉伸来抵抗外荷载的作用,结构中不出现弯矩和剪力效应,可充分利用钢材的强度[1]。
悬索结构按受力特点,一般可分成单层悬索体系、双层悬索体系、索网结构、张弦梁、组合悬索结构及斜拉结构等类型。
2.1.1单层悬索体系单层悬索体系根据索的布置方式分为平行布置方式、辐射布置方式和网状布置方式。
平行布置方式即单向索系结构,它由许多平行单根拉索组成,拉索之间可以设置横向加劲构件,拉索两端悬挂在稳定的支承结构上,也可设置专门的锚索或端部的水平结构来承受悬索的拉力。
横向加劲构件可以传递荷载并均匀地分配到各平行索上;另外通过下压横向加劲构件的两端到预定位置或通过张拉索使整个体系产生预应力,提高屋盖的刚度。
上海杨浦体育馆、安徽体育馆等工程采用了设置横向加劲梁(或桁架)的方法。
横向加劲的单层悬索体系施工方便,系统几何外形简单,用料经济,是一种成功的创造[2-3]。
辐射布置方式中悬索常沿辐射方向布置,适用于圆形、椭圆形平面。
用于屋盖结构时,整个屋面形成下凹的旋转曲面,悬索支承在周边构件-受压圈梁上,中心可设置受拉的内环,- 1 -形成碟形屋面;当中心设置支柱时,则形成伞形悬索结构。
受拉内环采用钢制,受压外环采用钢筋混凝土制作,可比平行布置做到较大跨度。
网状布置的单层索系形成下凹的双曲率曲面,适用于圆形,矩形等各种平面,通常索系正交布置。
2.1.2双层悬索体系双层悬索结构由下凹的承重索、上凸的稳定索及它们之间的连系杆组成。
每对承重索和稳定索一般位于同一竖平面内,二者之间通过受拉钢索或受压撑杆连系,构成索桁架,其工作机理与预应力索网有类似之处。
通过张拉承重索或稳定索或同时张拉,不仅保证索系具有必要的形状稳定性,也可以提高整个体系的刚度。
双层索系的布置也有平行布置、辐射式布置和网状布置三种形式。
平行布置的双层索系多用于矩形、多边形建筑平面,并可用于单跨、两跨及两跨以上。
双层索系的承重索与稳定索要分别钳固在稳固的支承结构上,其支承结构形式与单层索系基本相同。
索的水平力一般采用闭合的边缘构件、支承框架或地钳等来承受。
辐射及网状布置形式适用于圆形或椭圆形建筑平面。
对辐射式,为解决双层索在圆形平面中央的汇交问题,在圆心处要设置受拉内环;根据所采用的索桁架形式不同,对承重索和稳定索可能要设置二层外环梁或二层内环梁[4]。
2.1.3索网结构索网结构通常由两组相互正交、曲率相反的钢索直接交叠组成,形成负高斯曲率的曲面,又称为鞍形索网。
通过对其中任意一组索或同时对两组索施加足够大的预应力,索网便具有很好的形状稳定性和刚度。
索网结构的成功与否取决于预应力作用下索系边缘支承结构能否形成自平衡体系[5]。
索网曲面造型要与建筑的造型及功能相协调,曲面形状取决于所覆盖的建筑物平面形状、支承结构形式、预应力的大小和分布以及外荷载作用等因素。
因此索网曲面形状丰富多彩,可以是规则的圆形或椭圆形,也可以是不规则的形状。
浙江人民体育馆的屋盖采用的是圆形平面的双曲抛物面索网结构。
索网结构效率高,经济性能佳,极大推动了张力结构的发展和应用,并且发展和演变了很多其他结构型式,如帐篷结构和膜结构。
2.1.4张弦梁结构张弦梁结构是最近几年发展起来的大跨度钢结构,用于屋盖结构、楼层结构及墙体结构。
它由下弦索、上弦梁和竖腹杆组成,通过对拉索施加预应力,使竖腹杆产生向上的分力,导致上弦梁产生与外荷载作用下相反的内力和变形,来形成整个张弦梁结构及提高结构刚度,上弦梁可改用立体桁架,此时张弦梁便成为带拉索的杆系张弦立体桁架,可使结构计算及构造得到简化。
张弦梁结构使压弯构件和抗拉构件取长补短,协同工作,成为受力合理、制造运输方便、施工简单的自平衡体系,是具有良好的应用价值和前景的新型屋面结构[6]。
我国大跨度张弦梁结构刚开始采用,代表性工程是广州会展中心屋盖,采用张弦立体桁架结构。
2.1.5组合悬索结构为了满足建筑功能和建筑造型的需要,将两个或两个以上的悬索体系(索网、单层索系、双层索系等)和强大的中间支承结构组合在一起,可形成形式各异的组合悬索结构。
中央的支承结构负担很重,因此多采用刚度大、受力合理的拱、刚架、索拱体系等结构形式,个别的也有采用由粗大的钢缆绳组成的钢索。
预应力索拱体系是一种典型的组合悬索结构,由上弦、下弦和撑杆组成。
上弦主要采用梁、拱、桁架等刚度比较大的构件,下弦采用抗拉强度很高的钢索,上弦和下弦之间通过撑- 2 -杆连成一种自平衡的组合桁架体系。
预应力索拱体系节点构造标准化,便于工厂加工制作,现场拼装简单,运输方便[7]。
适用于各种跨度的屋面结构体系和不同几何外形的屋面形式。
2.1.6斜拉结构斜拉结构是由单索体系发展而来的,可以看做是一种采用自成体系的刚性结构来处理单索的稳定问题。
由于现在工程跨度的增大,只依靠被拉结的刚性结构已不能满足对索的稳定作用,因此设置了稳定索。
采用斜拉结构体系主要考虑的要点是一个合适的支承体系所构成的几何外形和平面外形以及维持稳定所需要的构造。
最初斜拉结构用于斜拉桥,在以后的发展中又出现了斜拉梁、板结构、斜拉桁架协同工作,并发展了各自结构上的优势。
2.2张力集成体系张力集成体系由一系列集成单元组成,最大的优点是张力集成。
常见的空间结构如网架是由一些基本结构单元组成,这些单元由铰接杆或刚接杆构成,但集成单元是由杆元和索元构成,是一种功能元件的组合和集成。
结构的刚度由受张力的索与受压力的杆件之间处于自平衡态中获得。
张力集成体系的基本特点是最大限度地处于连续张力状态,而压杆只是极少数的杆件。
目前工程中的应用主要是索穹顶结构和平板型张力集成体系(索网架)。
2.2.1索穹顶结构索穹顶结构是空间双层索系和覆面膜材的联合运用。
由始终处于张力状态的索段构成穹顶,利用膜材作为屋面。
索穹顶结构具有以下特点:⑴通过脊索、环索与桅杆和边缘支承结构共同形成一个整体的平衡体系;⑵在预应力作用下,整个结构处于连续的张力状态,充分发挥了钢索的强度;⑶工作机理依靠自身的形状;⑷是一种非保守结构体系。
对其加载尤其施加非对称荷载,结构产生变形,同时刚度发生变化;卸载后结构既不能完全恢复到原来的形状和位置,也不能恢复原来的刚度。
⑸是一种自支承体系。
索穹顶可以分解为功能迥异的三个部分:索系、桅杆及箍(环)索。
索系支承于受压桅杆之上,索系和桅杆互锁[8-10]。
索穹顶结构造型新颖、造价经济、安装方便,结构效率极高,成功地应用于一些大跨度、超大跨度的结构。
国内外已有许多成功的实例,目前正在建造的国家大剧院是世界最大的索穹顶,显示了我国索穹顶技术已达到国际先进水平。
2.2.2平板型张力集成体系平板型张力集成体系也是张力集成单元按一定规则集成的,但与索穹顶不同的是,构成平板型张力集成体系的集成单元自身就完成了自平衡。
目前国外学者对平板型张力集成体系作了大量研究,但主要是形体的研究,仍未在实际工程中应用。
2.3膜结构现代张拉膜始于Frei Otto德国Kassel(1995)园艺展设计建成的帐篷,经典马鞍形双曲抛物面。
按照膜在结构中所起的作用和膜的结构形式,膜结构体系一般可分为充气膜、骨架式膜和张拉膜。
2.3.1充气膜结构充气膜结构是膜发展过程中最初阶段的主要形式。
它利用膜内外空气的压力差为膜材施加预应力,使膜面能覆盖所形成的空间。
钢索主要起加劲作用,防止出现应力集中。
充气膜结构适用于跨度超过70米的大跨度体育设施,一般采用低拱度、一层膜或二层膜的结构形- 3 -式。
早在1919年充气膜结构就在国外工程中出现。
但发展至今,由于充气膜结构在使用过程中出现了较多问题,充气式膜结构除在特殊领域应用外,已大部分被张力膜所代替。
2.3.2张拉式膜结构张拉式膜结构是通过给膜材直接施加预拉力使之具有刚度,并承担外荷载的结构形式。
张拉膜曲面是维持张拉膜结构体系的最重要的结构单元,必须在建筑边界条件下具有稳定平衡的形态,同时要求在外荷载作用下具有优异的结构抗力与变形能力,这些都与膜的初始基本形态紧密相关。
初始形态问题是张拉膜、索网等轻量预张力结构体系的最基本问题。
当结构覆盖空间跨度较小时,可通过膜面内力直接将荷载传递给边缘构件,即形成整体式张拉膜结构;当跨度较大时,由于既轻且薄的膜材本身抵抗局部荷载的能力较差,难以单独受力,需要与钢索结合,形成索-膜组合单元;当跨度更大时,可将结构划分成多个较小单元,形成多个整体式张拉膜单元或索-膜组合单元的组合结构[11]。
2.3.3骨架式膜结构膜张拉并置于由钢或其他材料构成的刚性骨架上构成骨架式膜结构。
其显著特点在于:膜不是维持结构体系存在的必要结构单元,但膜又不仅仅是单纯的覆盖屋面系,而是充分发挥了采光建筑功能和高强受力特性。
骨架式膜结构是一种十分稳定的结构系统,骨架构成了完整的建筑空间。
骨架一般暴露于膜内侧,且膜的透光性更加突显骨架的室内视觉效果,因此,骨架的布置、形式、材料、节点等是设计考虑的重点,力求简洁、韵律[12]。
现在膜结构有膜面曲率减小、趋于平缓、预应力水平增加的趋势,骨架式膜结构具有更广泛的应用领域,特别是对于大型公共体育馆、会展中心等。
需要说明的是,上述张力结构中有的结构体系在形式上具有多重性,属于交叉结构体系,这是由其结构形成过程决定的。
如膜结构由薄膜与索、刚性构架、桅杆和拱等多种结构型式组成;而索穹顶结构实际上是一种特殊的索—膜结构,故有的文献将索穹顶结构列为索系支承膜结构。