Banner
首页 > 新闻动态 > 内容
膜结构景观对于膜面的几何要求
- 2021-05-21-

  张拉膜结构景观与其它传统结构在结构材料上有很大的不同,传统的建筑结构是由刚性材料制成的,结构可以直接从材料中获得刚度,张拉膜结构的结构材料是膜,是一种柔性材料,它只能承受拉力而不能承受压力,它须符合一些拓扑关系的几何造型,通过施加预应力来获得结构刚度,从而使结构具有承载能力。张拉膜结构需要符合的几何要求就是形成负高斯曲面。

  负高斯曲面上每个点的的两个主曲率半径分别位于曲面的两侧,如膜结构中的鞍面与锥形面,此类曲面也可称之为互反曲面。那么为什么张拉膜结构景观的曲面形式须是负高斯曲面呢?假设空间中有一个点,通过电缆保持该点的平衡。由于电缆是柔性的,不能被压缩,此时至少需要连接四根电缆,其中两根需要向上弯曲以承受节点向下的力;另外两根电缆向下弯曲以承受节点施加的向上力。所以如果我们想使柔性曲面上的每个点保持平衡,那么这个曲面须是负高斯曲面。

  当曲面曲率较小时,为了保持膜面平衡,需要增加预应力,因此张拉式膜结构建筑设计中一般都要尽量避免出现扁平区域,这会造成膜面应力分布不均,难于保持结构的稳定。负高斯曲面是维持张拉膜结构稳定的基本几何要素,在此基础上,对曲面施加预应力,以产生够强的刚度,符合建筑结构的要求。张拉膜结构的曲面造型与结构受力是紧密关联于一起的,是膜面内部受力情况的直接表现。

  充分了解张拉膜结构景观的工作原理和机制对于建筑师进行张拉膜结构设计有相当重要的意义,可帮助建筑设计人员在进行造型设计时进行初步判断分析,避免设计出一些不合理的膜面造型或者是基本不可能实现的形式。