ETFE气枕式膜结构——以空气作为建筑材料的结构

通过介绍20世纪人类在充气式膜结构领域的探索,该文详细分析了ETFE气枕式膜结构这一新型充气式膜结构形式在结构体系方面的诸多优势,并且从生态可持续性领域论述了该结构体系对建设集约型社会所具有的重要意义。

ETFE气枕式膜结构

随着ETFE(Ethylene Tetra Fluro Ethylene)膜材的成功研发,凭借其轻质、透光、隔热、抗腐、耐候、自洁等良好的性能而被广泛应用,大量的学者也对其开展研究。ETFE膜材为非织物类膜材,相比织物类膜材其单张膜的抗拉强度较低,常采用气枕的形式多张共同受力,并通过内压使其具有合适的刚度,由此产生的气枕式膜结构具有较好的力学性能和使用性能,逐渐得到广泛的发展并具有良好的前景。提炼出了ETFE气枕式膜结构相比于其它膜结构独有的可调节特性,在服役过程中通过内压改变对受力性能、透光率、隔热性能等的自动调节能力,并对ETFE气枕式膜结构的发展、性能、设计方法与施工技术进行研究与归纳,总结了国内外学者对ETFE气枕式膜结构的研究现状,对工程实践具有一定的指导意义。

基于薄壳单元的薄膜结构褶皱分析

薄膜结构是由柔性膜材作为主要受力构件的一种新型空间结构。在外荷载的作用下,膜材会产生褶皱,进而影响膜结构的受力性能和可靠性。因此,对薄膜结构的褶皱分析是十分必要的。根据屈曲理论,采用薄壳单元对张拉薄膜结构在面内荷载作用下的褶皱问题进行模拟,得到褶皱的波长、幅值及方向等信息。通过与实验结果的比较,证明该文方法的准确性和有效性。采用该方法,在准静态条件下,分析了在工作荷载下气枕式充气膜结构的形与态。在其基础上,考虑垂直于膜面与膜面内荷载共同作用下气枕的褶皱分布情况及应力状态。计算结果表明:采用薄壳单元可以模拟张拉薄膜结构与充气薄膜结构的变形、褶皱具体信息以及单元应力变化情况等。