浅谈膜结构停车棚的维护和保养
膜结构停车棚的出现可以追溯到游牧民族使用的帐篷,其特性与现代膜结构极为相似,只是受材料限制,其规模较小,耐久性差。较早的、真正意义上的现代膜结构体系,可以认为是1967年Frei Otto为加拿大蒙特利尔展览会设计的德国大帐篷(图1),它通过支撑在不同高度桅杆上的预应力双曲钢索网覆盖了大片平面,以轻质透明有机织物片作为围护结构连接于索网下。从上个世纪70年代以来,我国一些科研、设计单位与高等学校开始对膜结构进行研究,一些关键技术如膜结构的找形分析、荷载分析、裁剪分析等方面的研究获得了一定的进展。1995年建成的北京房山游泳馆与鞍山农委游泳馆是我国第一次正式应用于工程的空气支撑膜结构,标志着我国开始了膜结构工程的建设。1997年通过引进国外膜结构技术建成了上海八万人体育场看台挑棚(图2),促进了我国膜结构的发展。如今,该结构已广泛应用于体育馆、商场、大面积温室、公共建筑等土木建筑中。
膜结构按其结构形式可分为三种类型:充气式膜结构、骨架式膜结构和张拉式膜结构。其中充气式膜结构又可分为气承式膜结构和气胀式膜结构。
气承式膜结构(图3)是向气密性好的膜材所覆盖的空间内注入空气,利用内外空气压力差给膜以压力,使得结构具有一定的刚度来承受外部荷载作用。为了保持气压差,一般需要长期不间断的能源供应。气胀式膜结构(图4)是将膜材本身做成封闭体,向其中注入高压力的空气(3~7个大气压)使膜材产生张力,注入空气的压力要比气承式膜结构大得多。
骨架式膜结构(图5)是以膜材绷紧在刚性骨架(网壳、拱架等)上的结构,刚性骨架是膜结构体系主要的承力构件,作为覆面材料的膜材则是局部范围内的承力单元。骨架为自平衡体系,在整个膜结构体系中是主承力构件,膜体为辅助承力构件,膜体自身强大的结构作用发挥不够。
张拉式膜结构(图6)是依靠膜的张力与支撑杆和拉锁共同作用构成的结构体系,其形成机制与预应力索网类似,呈负高斯曲率的曲面形状,张紧在柔性或刚性的边缘构件上,还可以利用桅杆或立柱提供独立的吊点或支点。这种膜结构要通过张拉手段在结构内建立一定预应力,使之具有必要的刚度。
