| 材质钢及合金结构钢 | 使用范围大跨度的体育场馆 |
| 产品类别膜结构 | 产地广州 |
| 品牌100 | 钢板厚度12mm |
| 规格12432 | 钢型号Q235 |
| 每平米用钢量100 | 活动类型新品 |
| 特殊用途抗压强大 |
气承式膜结构的初始形态分析
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初始形态分析
该工程坐落在北京，是一个膜结构部分长52米、宽32米、高12米的网羽运动馆。膜结构的一端连接在一个高4米、长10.5米的砼结构的服务裙房上，如图7所示。采用p类膜材，属于中小规模的气承式膜结构。
空气支承式膜结构的计算分析与其它类型的膜结构的计算分析在理论上没有区别，同样采用含有膜单元的非线性有限元方法。设计过程依然是初始形态设计、荷载效应分析、裁剪设计。重要的区别在于空气支承式膜结构始终存在一个内部空气压力。
这里先定义几个名词：
***小工作内压，是指在正常气候条件、正常使用条件，结构能维持稳定的***小气压，一般不低于200pa。
工作内压，是指在***不利的荷载作用下，满足膜材设计强度、结构不会出现过大的变形的气压值。
正常工作内压，是指在正常气候条件、正常使用条件、常遇荷载作用下，结构能维持稳定的气压值，并应保持室内环境的舒适度。一般取250pa（250pa=0.25kn/m2=0.00247大气压），大气压变化不到3‰，因此人进入到充气状态下的膜结构建筑内，基本感觉不到压力的变化。
本项目取膜的初始预张力为4kn/m、正常工作内压为250pa进行初始形态设计，并以此作为裁剪设计的基础。
大跨度气膜建筑是利用气膜结构为主体的建筑系统。气膜结构作为大跨度建筑结构的一种，采用了高强度柔性薄膜材料，利用空气压力支撑膜体来覆盖大跨度空间。其原理是：将膜材固定于地面基础结构周边，利用供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，由于利用气压来支撑，无需任何梁、柱，所以可得到更大的完全净空的建筑空间。经过60多年的发展，大跨度气膜建筑已经形成了一套完整的理论体系和技术标准。
用于建筑膜结构的膜材，依涂层材不同大致可分为pvc 膜与ptef 膜，膜材的正确选定应考虑其建筑的规模大小、用途、形式，使用年限及预算等综合因素后决定。
pvc膜（pvc-coated polyester）
pvc膜材在材料及加工上都比ptfe 膜便宜，且具有材质柔软，易施工的优点。但在强度、耐用年限、防火性等性能上较ptfe膜差。pvc膜材是由聚脂纤维织物加上pvc涂层（聚氯乙烯）而成，一般建筑用的膜材，是在pvc涂层材的表面处理上，涂以数micron厚的压克力树脂(acrylic)，以改善防污性。但是，经过数年之后就会变色、污损、劣化。一般pvc膜的耐用年限，依使用环境不同在5~8 年。为了改善pvc膜材的耐侯性，近年来已研发出以氟素系树脂于pvc 涂层材的表面处理上做涂层,以改善其耐侯性及防污性的膜材。
pvdf
pvdf是二氟化树脂（polyvinylidene fluoride）的略称，在pvc膜表面处理上加以pvdf树脂涂层的材料称为pvdf膜。pvdf膜与一般的pvc膜比较，耐用年限改善至7～10 年左右。
ptfe膜（ptfe coated fiberglass）
ptfe膜是在超细玻璃纤维织物上，涂以聚四氟乙烯树脂而成的材料。ptfe膜的特微就是耐久性、防火性与防污性高。但ptfe膜与pvc膜比较，材料费与加工费高，且柔软性低，在施工上为避免玻璃纤维被折断，须有专用治工具与施工技术。耐久性：涂层材的ptfe对酸、硷等化学物质及紫外线非常安定，不易发生变色或破裂。玻璃纤维在经长期使用后，不会引起强度劣化或张力减低。膜材颜色一般为白色、透光率高，耐久性在25年以上。
防污性：因涂层材为聚四氟乙烯树脂，表面摩擦系数低，所以不易污染，可藉由雨水洗净。
防火性：ptfe膜符合所有国家的防火材料试验合格的特性，可替代其它的屋顶材料做同等的使用用途。
气承式膜结构的计算分析
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提要：依据《膜结构技术规程》，膜结构大致可分为四大类。空气支承式膜结构是其中的类型之一。本文将空气支承式膜结构又细为气承式和气枕式，并针对气承式膜结构的特点，以一个实际工程为例，对其在结构计算中的一般规定、初始形态分析、荷载效应分析，从膜张力分布、膜结构变形、膜结构反力等方面进行了论述。以期对此种类型膜结构的进一步理论研究及工程应用做一些有益的贡献。
膜结构的分类，依照《膜结构技术规程》cecs 158:2004可分为四大类，即整体张拉式、骨架支承式、索系支承式、空气支承式。本文又将空气支承式膜结构，细分为气承式和气枕式。
气承式膜结构是在整个密闭建筑物内部充气，使建筑物内外形成压力差，从而抵御外荷载。以前习惯称之为气承式膜结构，人处于密闭的充气建筑内部，气枕式膜结构是在一个相对较小的气囊内充气，使气囊内、外形成压力差，从而抵御外荷载。
多个气囊可以组合使用，根据气囊功能不同，又可细分为气肋式（类似于结构构件—拱，如图4所示）、气梁式（类似于结构构件—梁，如图5所示）、气枕式（类似于结构构件—板，如图6所示）。人处于密闭的充气囊外部。
气承式膜结构的建筑结构设计
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建筑结构设计
气承式膜结构的设计与其它类型的膜结构设计，在膜材的裁剪设计、与边缘构件的连接方式等方面别无二致。只是，除此以外还需要充气系统、出入门等的设计。因为这部分内容涉及到一些专有技术，所以这里只做概念性介绍。
充气系统包括风机、风扇、风管、电源、控制设备等。充气系统应根据建筑物的容积、体型、外荷载等情况，合理选择风机的功率、风扇的类型、风管的布置。充气系统的设计需要有足够的安全度，当风机或电源出现故障时，控制设备应能启动备用风机及电源，以使充气系统能够连续充气，保持预先设定的工作内压。保持工作内压其实是一个动态平衡的过程。空调、换气扇、出入门等部位的正常空气渗漏，以及外荷载作用下建筑物体积的变化，都会导致内压的或大或小的变化。这时就需要控制设备根据预先设定的工作内压的数值，增大或减小充气量，尽量保持工作内压的恒定。
出入门的设计与传统的建筑物的门有所不同，一般为双层门。人进入气承式膜结构建筑物时，双层门不同时开启，而是依次开启，外层门开—外层们关—内层门开—内层门关；反之亦然。双层门之间的空间相当于一个空气压力过渡舱。另外，每座建筑至少应设置一个应急出口。
五、结语
气承式膜结构，跨度大、空间大，安装方便、施工周期短，自重轻、支座反力小，可拆卸、异地重复使用，因此在适合的情况下应用，有其无法替代的优势
广州展筑膜结构工程有限公司
许先生
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