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膜单元及裁剪线策划
膜结构建筑的造型比较新颖独特,往往能够设计出不同于常规建筑的曲面造型。膜结构建筑的所有构件和连接件几乎都暴露在外,这样就使得膜结构节点和连接的设计在整个建筑的外观上占有重要地位。另外,膜单元的划分、膜材料连接缝的分布和膜节点的设计对建筑外观的影响也是很重要的。基于上述原因,膜结构建筑的结构工程师必须具备强烈的美学意识,对膜结构节点的设计形式提出富有吸引力的设计方案。
膜单元(现场安装单元)的划分往往跟膜结构的安装条件有关。对于膜建筑小品和小型膜结构建筑,一般可只划分为单一的膜单元即可。对于比较大型的膜结构建筑,则要根据建筑的形状、支撑结构的布置和安装条件来综合确定。以芜湖体育场(图1)为例,最初的方案是从安装方便考虑以谷索(点划线)为界来划分膜单元的,但是谷索是雨水汇集的位置,解决防水问题比较困难。最后,经过仔细研究解决了安装上的困难,膜单元的划分还是以脊索和后脊索为界。即使这样划分膜单元,也不是万无一失,还要仔细观察边脊索的形状是否为S形,因为边脊索是在膜的下面和膜是脱离的,只浮动环后脊能向上支撑膜片,假如边脊索的形状是“S"形,则安装后边脊索就会是松弛的。那么,膜单元的划分应重新考虑。
裁剪线(膜材料连接缝)的分布对建筑外观的影响也是很重要的。对于每个膜单元内有一中心环的对称膜结构建筑,采用放射形状布置裁剪线就显得比较自然、舒展,如果采用裁剪线环形布置,则显得比较呆板,而且易出现褶皱。但是,采用放射形状布置膜裁剪线对材料的损耗比较大;采用环形布置膜连接缝则比较节省膜材料。对于像深圳华侨城OCT 广场(图2)那样的膜建筑,支撑膜片的钢索布置没有什么规律,但膜连接缝的布置却很有规律,使建筑显得轻盈、自然,当然这样布置连接缝对裁剪的要求比较高。如果按常规布置裁剪线的方法,一般是以脊索为界分成若于膜单元,各膜单元内的连接缝相互平行,但各膜单元间却不平行,显得比较凌乱。这样做虽然对膜裁剪比较容易,但对建筑的美观却大打折扣。
通过上面两个例子可以看出,在膜结构进行裁剪前,对膜单元的划分和裁剪线的分布进行一下规划和推敲,对整个建筑的外观效果是很重要的。
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