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膜结构分类从结构形式上膜结构建筑可简单地概括为充气式、骨架式和张拉式三大类口。1.1 充气式膜结构(air supported membrane structure)充气式膜结构是依靠膜曲面内外气压差来维持膜曲面的形状。这种索膜建筑历史较长,但因在使用功能上明显的局限性(如形象单一、空间要求气闭等),使其应用面较窄;但充气式索膜体系造价较低,施工速度快,在特定的条件下又有明显优势。1970年日本大阪万国博览会的美国馆,采用的就是这种结构,它标志着膜结构的开始。1.2 骨架式膜结构(framework membrane structure)骨架式索膜建筑常在某些特定的建筑中被采用,是由于其结构形式本身的局限性(骨架体系自平衡,膜体仅为辅助物,使膜体强度高的特点发挥不足等);而骨架形式与张拉形式的结合运用,常可取得更富于变化的建筑效果。骨架式索膜体系建筑表现含蓄,结构性能有局限性,造价低于张拉式体系。1996年亚特兰大奥运会主体育馆(佐治亚穹顶)为这类结构的典型工程。1.3 张拉式索膜结构(tensioned cable-membrane structure)张拉式索膜建筑可谓索膜建筑的精华和代表。张拉索膜结构中膜曲面通过预应力维持自身形状,膜既是建筑物的圈护体又作为结构来抵抗外部荷载效应。由于其建筑形象的可塑性和结构形式的高度灵活性和适应性,该结构形式的应用极其广泛。张拉式索膜结构又可分为索网式、脊谷式等。这种体系富于表现力,结构性能强,但造价稍高,施工精度要求也高。
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膜结构以其自身的特性在现代建筑领域得到广泛的应用:
1. 结构轻巧性:膜结构自重轻,耗钢量极低,对地震作用有良好适应性。
2. 造型多样性:柔性材料、自由空间曲面、不重复、多变化。
3. 透光性及高热辐射性:膜材高达13%的透光率给视觉带来极大的舒适, 从而节省能源,膜材78%的热反 射率减少了热量的传递,这在其它建筑材料中所罕见。
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