影响沈阳膜结构建筑形态因素及对策

影响沈阳膜结构建筑形态因素及对策

“自然物的形态是由内在力决定的”，即自然本身处在力的平衡状态中，膜结构建筑的形态也应该符合这一自然事物的规律。从结构的角度，大型膜结构所具有的跨度大、结构柔、材料轻等特点，致使其被归属于典型的风敏感结构之中。尤其当建筑建造在强风地区时，屋面所承受的风荷载增大，风振效应也随之呈现出复东性。为了避免强风荷载对于结构承载力的威胁，可通过合理的体型选择，来减少结构的安全隐患。即在对沈阳膜结构的初步设计中，寻求一个应力平衡的曲面。而我们需要解决的关键问题就是：符合自然事物形态。

构成中的力的规律。具体总结看来，应注意以下几点。

(1）提高膜张力和内应力

膜结构是以曲面变形来抵抗外力的一种柔性体系。过于平坦的造型会降低结构的刚度，增加结构在风荷载作用下的位移，并易积水发生塑性变形以至破坏。研究表明，在其他条件不变的情况下，提高膜张力可以显著地提高结构刚度。在相同的风荷载作用下，结构的位移随着初始膜张力的增加而减小。因此，建筑选型时要增加膜曲面的曲率，尽量选取较大负高斯曲率的曲面

另外，膜内应力也不能过大。否则会造成膜片边缘的内力增大。不仅增加了材料费用，还会因应力集中而增加边缘撕裂的可能性。

(2）不同地域气候，应选择不同的膜结构建筑形式

南方多风多雨地区，随着纬度的降低，气候越来越温暖，张拉结构的布置越来越灵活，界面的围合方式趋于开放。随着构造体系趋于开放，形体亦趋于舒展

北部寒冷多雪地区应选择造型曲率较大，坡度较大的大矢高体型，以利于积雪的自然滑落。此外，应考虑双层膜保温，建筑空间以封闭为主。

(3） 对不同形状的膜结构，应做风洞实验获取风荷载系数

为了满足建筑功能和造型的需要，膜面的体型要符合建筑师的构思，形式要力求丰富多样。由此，导致了结构的风振特性和动力特性过于复杂，结构计算方面也变得尤为繁琐。目前，国内没有系统的规范和研究成果，以供抗风设计参考。但是在我国建筑结构荷我规范中，提及了坡屋面的体型系数。鉴于其可适用范围受到多种限制，因此不能较好地应用于体型复杂的素膜张拉结构设计中。故针对不同形状的膜结构，尤其是大型柔性屋盖，应当做风洞实验以获取风荷载系数，力求在设计中就降低因强风破坏的可能性。