近年來(lái),科技不斷發(fā)展,復(fù)合材料工藝不斷進(jìn)步,體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)具有輕質(zhì)、高強(qiáng)度、強(qiáng)透光性、強(qiáng)柔性張力、易于施工及易回收等優(yōu)點(diǎn),在現(xiàn)有的建筑體系中嶄露頭角" />

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普洱體育場(chǎng)看臺(tái)舞臺(tái)頂棚

文章出處:卓越膜結(jié)構(gòu)作者:卓越網(wǎng)絡(luò)部發(fā)表時(shí)間:2021-03-20 17:25:20閱讀:
  0 引言
  
  近年來(lái),科技不斷發(fā)展,復(fù)合材料工藝不斷進(jìn)步,體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)具有輕質(zhì)、高強(qiáng)度、強(qiáng)透光性、強(qiáng)柔性張力、易于施工及易回收等優(yōu)點(diǎn),在現(xiàn)有的建筑體系中嶄露頭角并已組成體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)建筑體系。隨著體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)的普遍應(yīng)用,關(guān)于體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)越來(lái)越多的問(wèn)題也得到了人們的關(guān)注。
  
  體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)存在較大差異,主要在材料、結(jié)構(gòu)、造型等方面。體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)的差異導(dǎo)致了透明度、強(qiáng)度、防火性能等差異,體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)的不同會(huì)影響支撐強(qiáng)度及形變量等,這些問(wèn)題都會(huì)影響體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)的適用范圍。文章針對(duì)體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)及體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)的不同,進(jìn)行體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)的適用性分析,有利于體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)更好的應(yīng)用。
  
  1 體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)及其特性分析
  
  1.1 體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)的分類(lèi)
  
  1.1.1 膜材組成
  
  (1)織物膜材:(1)涂層織物膜材的組成主要是涂層、纖維基布、膠粘劑及表面涂層等。主要有聚酯纖維基布PVC涂層膜(PVC/PES)、玻璃纖維基布Silicone涂層膜、玻璃纖維基布PVC涂層膜(PTFE/GF)、PBO纖維基布PVF涂層膜及聚酯纖維基布Silicone涂層膜等類(lèi)型。(2)非涂層織物膜材主要包括棉質(zhì)纖維膜、氟化物織物及金屬織物。
  
  (2)非織物膜材:主要指以EPFE薄膜、THV/FEP薄膜及PVC薄膜等為代表的熱塑性化合物薄膜。
  
  1.1.2 防火性能
  
  A類(lèi)膜材:涂層為PTFE、基布為玻璃纖維,不燃;B類(lèi)膜材:涂層為聚乙烯基類(lèi)、基布為乙烯-四氟乙烯共聚物或者玻璃纖維,可燃但不會(huì)燒穿,B1、DIN4120防火等級(jí)標(biāo)準(zhǔn);C類(lèi)膜材:涂層為聚氯乙烯,基布為聚酯纖維,可燃但不蔓延。
  
  1.1.3 工程應(yīng)用膜材
  
  (1)PVC膜材:多用于臨時(shí)性或半永久性建筑,耐久能力和自潔性較差,解決此問(wèn)題需要靠TiO2或PVDF涂層。
  
  (2)PTFE和ETFE膜材:自潔性和耐久能力較好,使體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)走向永久性建筑,應(yīng)用更加廣泛。
  
  1.2 體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)分類(lèi)
  
  (1)骨架式體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì):骨架的組成部分為鋼材和木材,上方的膜材主要起覆蓋作用,局部范圍內(nèi)發(fā)揮張拉作用,受骨架的約束,不易變形,風(fēng)振效應(yīng)相對(duì)較小。
  
  (2)張拉式體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì):拉索將體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)張拉于結(jié)構(gòu)上,膜面可以承擔(dān)起覆蓋建筑物的作用。這種結(jié)構(gòu)形式下膜面本身也是受力體系的組成部分,結(jié)構(gòu)受力體系由膜材壓桿拉索共同構(gòu)成,結(jié)構(gòu)變形大,風(fēng)振效應(yīng)較明顯。
  
  (3)充氣式體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì):(1)氣承式體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì):直接用單層薄膜作為屋面和外墻,借助送風(fēng)系統(tǒng)使室內(nèi)氣壓大于外界氣壓,從而產(chǎn)生氣壓差來(lái)抵抗外力。(2)氣肋(囊)式體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì):拱形膜肋通過(guò)充氣可具支撐能力作為氣肋(囊)式體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)的骨架,屋面體系則由骨架和膜材共同形成。
  
  (4)索桁架體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì):由索桁架與膜復(fù)合而成,索桁架本身就是一種獨(dú)立的建筑結(jié)構(gòu)體系,完整且穩(wěn)定,有足夠的剛度。
  
  (5)張拉整體與索穹頂體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì):是一種有自穩(wěn)定性的閉合結(jié)構(gòu)體系。在一定空間內(nèi),經(jīng)連續(xù)拉力桿按特定幾何拓?fù)潢P(guān)系組成,有較大剛度和穩(wěn)定性。
  
  1.3 體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)的特性分析
  
  (1)PVC(聚氯乙烯):彈性大,徐變大,強(qiáng)度低,柔韌性能好,可卷折,有良好的抗震性能,受光照影響較大,不易清洗,結(jié)構(gòu)受力不理想。
  
  (2)PVDF(聚二氟乙烯):比PVC使用期限多7~10年,耐火性合格,可實(shí)現(xiàn)較大程度跨越。
  
  (3)PVF(聚偏氟乙烯):更耐用,防沾污,但防火性、加工性、施工性不佳,100°以下幾乎不溶于任何溶劑。
  
  (4)PTFE(聚四氟乙烯):適宜溫度范圍為-70~230℃,具有極好的耐久、防火及防污特性;樹(shù)脂含量大于90%,在拉伸強(qiáng)度上,與鋼材相似;光學(xué)性能好,耐老化,但成本高且柔軟性差。
  
  (5)ETFE(乙烯—聚四氟乙烯共聚物):能在-200~150℃的溫度中長(zhǎng)期使用,高抗污,易清洗,延展性、耐火性好,質(zhì)量輕,可循環(huán)使用,有較強(qiáng)的耐腐蝕性,且可強(qiáng)力附著在金屬表面,克服了PTFE不黏合金屬的缺陷,是金屬的理想復(fù)合材料;因其耐負(fù)壓極為優(yōu)良,在建筑中常常以氣墊的形式被采用,并監(jiān)控補(bǔ)充氣壓保證效果良好;光學(xué)性能極好,不易被外界環(huán)境影響。
  
  2 體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)建筑適用性分析
  
  2.1 體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)形式的建筑適用性分析
  
  (1)骨架式體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)十分穩(wěn)定,一般暴露于膜內(nèi)測(cè),膜的強(qiáng)透光性也消除了關(guān)于視覺(jué)效果不佳的問(wèn)題,同時(shí),這樣的結(jié)構(gòu)形式更簡(jiǎn)單有效地減小膜面曲率。平緩膜面,增加水平方向上的預(yù)張力,對(duì)骨架的布置、形式、結(jié)構(gòu)、節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)要求較高,適用于居住建筑。
  
  (2)張拉式體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)、膜曲面起重要結(jié)構(gòu)作用,可充分發(fā)揮張力膜特點(diǎn),造型豐富,可提供良好的建筑標(biāo)志形成獨(dú)特的視覺(jué)效果,多用于開(kāi)敞式建筑。但受力計(jì)算復(fù)雜,材料找形安裝與制作都較為困難。
  
  (3)充氣式體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)自重小,使用鋼材少,但遭遇自然災(zāi)害后易使膜不穩(wěn)定造成膜漏氣、氣壓控制系統(tǒng)不穩(wěn)定與屋面下癟;與ETFE膜結(jié)合可使膜更具穩(wěn)定性,但成本及后期維護(hù)所需費(fèi)用較高,所需建筑智能化水平較高。
  
  (4)索桁架體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)與其他結(jié)構(gòu)膜相比,體系更加完整穩(wěn)定,可承受更強(qiáng)大的壓力,可獨(dú)立于膜存在,性能更好,綜合造價(jià)更低,跨度更廣,使其內(nèi)空間更加簡(jiǎn)潔,且對(duì)安裝誤差不敏感,適用于半封閉建筑屋頂。
  
  2.2 單層體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)建筑適用性分析
  
  單層膜具有一定的透光性,且易于施工更替,更加輕便,大大減少了支撐結(jié)構(gòu)的重量與體積,利于回收利用,符合當(dāng)代舒適、綠色節(jié)能的要求。
  
  (1)特點(diǎn):質(zhì)地柔軟、透氣性良好、造價(jià)低、耐久性好。此外單層PVC體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)透光率較小但采光均勻,易施工且色彩豐富;其實(shí)惠的造價(jià)與簡(jiǎn)便的施工使其適用于臨時(shí)性建筑,便于安置與拆卸。但是可使用時(shí)間較短,各項(xiàng)功能隨時(shí)間推移逐步弱化。
  
  (2)PTFE膜耐久性極高,可用作永久性建筑的材料,同時(shí)透光性良好,為均勻漫射光,在一定程度上可以阻擋紫外線(xiàn),但體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)表皮材料易產(chǎn)生褶皺較難恢復(fù)原狀,在一定程度上影響建筑物美觀(guān),因此在施工過(guò)程中有一定的局限性,適用于中、大型建筑,具有一定的透氣性,但不適用于充氣式體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)建筑。
  
  (3)ETFE膜耐久性良好,可用作永久性建筑的材料,其透光性與玻璃相似,可作為玻璃替代品,但透光性極高易造成眩光,容易受紫外線(xiàn)破壞,可與其他膜同時(shí)使用來(lái)達(dá)到遮光效果;ETFE膜易于回收利用,是良好的綠色節(jié)能材料,但需要持續(xù)充氣保持特定壓力,維護(hù)費(fèi)用較高,且加工較難。
  
  2.3 改良提升體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)
  
  2.3.1 體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)保溫隔熱性能的改善
  
  我們常用雙層體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)進(jìn)行保溫隔熱。但雙層體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)或涂覆low-e涂層的體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)并不適用于對(duì)保溫隔熱要求嚴(yán)苛的建筑。因此,改善其保溫隔熱性能,往往需要減少光線(xiàn)和熱量輸出,故可將多層膜進(jìn)行疊加降低透光率以達(dá)到理想效果;另外,在夏熱冬冷時(shí),可將反射性涂層涂抹在膜表皮。有些建筑對(duì)透光性要求較高,不適合以上兩種方法。為解決此類(lèi)問(wèn)題,可采用透光保溫材料,既可改善體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)的保溫隔熱性能,又不影響建筑物的透光效果。
  
  2.3.2 對(duì)體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)遮陽(yáng)及透光的改進(jìn)
  
  PVC膜及PTFE膜一般無(wú)需處理。ETFE膜分為透明和白色兩種。透明ETFE膜一般要進(jìn)行鍍膜或印刷的表面處理以避免眩光及紫外線(xiàn)照射,且可產(chǎn)生良好的視覺(jué)效果及豐富的色彩。另外,ETFE膜一般以氣囊式充氣膜的形式運(yùn)用于建筑。改良后的ETFE體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)可解決采光不足和光線(xiàn)過(guò)強(qiáng)對(duì)室內(nèi)所產(chǎn)生的影響。
  
  2.3.3 對(duì)體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)聲學(xué)性能的改善
  
  主要對(duì)隔聲性能及吸聲性能的改善。隔聲性能的改善主要是使用雙層膜或與隔聲材料配合使用,適用于對(duì)隔聲要求不高的場(chǎng)所,不適用專(zhuān)業(yè)聲音場(chǎng)所。打孔處理膜材是改善吸聲性能的主要方式,這種處理方式的膜材大多采用ETFE膜,將其打孔可用于雙層膜內(nèi)表面,或者使用一些吸聲材料以改善吸聲性能,用于對(duì)室內(nèi)聲學(xué)有一定要求但沒(méi)有嚴(yán)苛要求的場(chǎng)所。
  
  2.4 體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)建筑適用性展望
  
  2.4.1 體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)適用于建筑屋頂或庭院覆蓋
  
  體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)具有強(qiáng)透光性、膜面分子密度小、易于回收等特點(diǎn),故在某些建筑物的運(yùn)用上可替代玻璃。建筑屋頂影響建筑物保溫性能,在體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)與玻璃保溫性能相近的前提下,不同型號(hào)不同材料的膜,運(yùn)用不同形式可滿(mǎn)足建筑對(duì)采光照度與光線(xiàn)的不同需求。另外,體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)的輕質(zhì)和施工便利特點(diǎn),使對(duì)庭院封閉處理的應(yīng)用更為合理。
  
  2.4.2 體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)適用于臨時(shí)性建筑及需要移動(dòng)的建筑
  
  體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)易于施工、回收,因此在臨時(shí)性建筑應(yīng)用方面極具優(yōu)勢(shì)。憑借其良好的施工性能及極小的面密度,體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)也可應(yīng)用于可移動(dòng)建筑。用體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)可移動(dòng)建筑的優(yōu)點(diǎn)在于節(jié)省人力物力,有很強(qiáng)的靈活性。
  
  2.4.3 體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)適用于大跨度或高層建筑
  
  因其極小的面密度和較高的透光率,現(xiàn)階段大跨度建筑運(yùn)用體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)較多,而高層建筑因膜表皮的柔性易受風(fēng)力影響而難以適用。但未來(lái)隨著各方面發(fā)展,體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)可在更具特點(diǎn)柔性的高層建筑形態(tài)中使用,體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)除了為人熟知的強(qiáng)性變形,還可以變?nèi)釣閯?,且其極輕的質(zhì)量十分適用于高層建筑。
  
  2.4.4 體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)適用于居住建筑
  
  各種體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)可與居住建筑結(jié)合以拓寬用途。與傳統(tǒng)的剛性建筑體系不同,體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)是一種獨(dú)特的柔性張力體系。在某些情況下,體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)需要與其他建筑結(jié)構(gòu)形式復(fù)合使用。同樣,體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)也要與其他建筑材料一起使用以達(dá)到最大程度體現(xiàn)各自?xún)?yōu)勢(shì)的效果。比如:將不透明體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)和保溫材料一起運(yùn)用于建筑,不僅可以達(dá)到保溫效果還可以隔絕外界光線(xiàn)和視線(xiàn)。體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)用作建筑墻體部件的研究,拓寬了輕質(zhì)外墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)范圍,但如何更合理、經(jīng)濟(jì)美觀(guān)地將體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)運(yùn)用于建筑還有待研究。
  
  3 結(jié)語(yǔ)
  
  結(jié)合國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀,從體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)和體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)兩方面,對(duì)體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)建筑體系進(jìn)行較為詳細(xì)的論述;針對(duì)不同的體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)形式和體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)建筑,進(jìn)行利弊分析并闡述實(shí)用性;根據(jù)體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)提出改進(jìn)措施,展望了體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)的適用性和運(yùn)用的合理性,展示了體育場(chǎng)看臺(tái)設(shè)計(jì)在將來(lái)建筑體系中的優(yōu)越地位。
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