膜結(jié)構(gòu)建筑

第1章 概述

1.1 膜結(jié)構(gòu)建筑體系

1.1.1 膜結(jié)構(gòu)建筑的分類

1.1.2 膜結(jié)構(gòu)建筑的特性

1.1.3 膜結(jié)構(gòu)建筑的應(yīng)用

1.2 膜結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計的特殊性

1.2.1 膜結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計中的主要問題

1.2.2 材料的特殊性能

1.2.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計的特殊性

1.2.4 初始（幾何）形態(tài)的建立

小結(jié)

第2章 膜結(jié)構(gòu)建筑形態(tài)構(gòu)成

2.1 膜結(jié)構(gòu)形態(tài)構(gòu)成的造型單元

2.1.1 基本單元

2.1.2 一級衍生單元

2.1.3 二級衍生單元

2.1.4 典型單元與類型樹

2.1.5 造型單元類別特點

2.2 膜造型單元組合

2.2.1 膜造型單元組合連接

2.2.2 膜造型單元組合的基本規(guī)則

2.3 形態(tài)控制要素

2.3.1 邊界——界面——造型

2.3.2 控制要素

2.4 應(yīng)用實例

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第3章 膜結(jié)構(gòu)建筑形態(tài)設(shè)計與構(gòu)造

3.1 一般設(shè)計方法

3.1.1 建筑設(shè)計流程

3.1.2 設(shè)計方法

3.1.3 功能空間設(shè)計

3.1.4 結(jié)構(gòu)選型

3.2 膜結(jié)構(gòu)的生成設(shè)計法

3.2.1 生成設(shè)計法

3.2.2 膜結(jié)構(gòu)生成設(shè)計框架

3.3 膜結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計和膜材的連接方式

3.3.1 膜結(jié)構(gòu)連接節(jié)點構(gòu)造

3.3.2 膜材的連接方式及拼縫控制

3.4 膜結(jié)構(gòu)造型的鋼模比

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第4章 膜結(jié)構(gòu)形態(tài)與加工建造

4.1 膜結(jié)構(gòu)的制作

4.1.1 裁剪設(shè)計

4.1.2 裁剪加工圖及特殊部位的處理

4.1.3 膜面的制作和加工技術(shù)要求和條件

4.1.4 膜面的主要加工流程

4.1.5 包裝和運輸

4.2 膜結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場安裝

4.2.1 施工組織設(shè)計和施工準(zhǔn)備

4.2.2 膜面施工安裝步驟

4.2.3 膜結(jié)構(gòu)施工安裝方法實例

4.2.4 膜結(jié)構(gòu)施工安裝注意事項

4.3 監(jiān)測及檢驗

4.4 使用維護和修補

4.4.1 膜結(jié)構(gòu)的使用維護

4.4.2 膜結(jié)構(gòu)的膜面破損修補

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第5章 影響膜結(jié)構(gòu)建筑形態(tài)的因素及對策

5.1 氣候因素

5.1.1 風(fēng)、雨、雪與體型

5.1.2 設(shè)計對策

5.2 建筑技術(shù)因素

5.2.1 建筑聲環(huán)境

5.2.2 熱環(huán)境和節(jié)能

5.2.3 膜結(jié)構(gòu)建筑光環(huán)境

5.3 其他因素

5.3.1 尺度與單元組合

5.3.2 預(yù)應(yīng)力因素影響膜結(jié)構(gòu)建筑造型

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第6章 膜結(jié)構(gòu)建筑的評價

6.1 影響因素

6.2 評價體系

6.2.1 評價方法

6.2.2 膜結(jié)構(gòu)建筑評價框架

6.2.3 實例計算

6.2.4 實例評價

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第7章 形態(tài)創(chuàng)意促進結(jié)構(gòu)進步

7.1 形態(tài)趨向自然

7.2 造型的創(chuàng)意促進結(jié)構(gòu)進步

7.3 結(jié)論和進一步的工作方向

附錄A 常見膜材及性能對比

附錄B 膜材參數(shù)

附錄C 膜材料熱性能

參考文獻 2100433B

本書從建筑設(shè)計角度系統(tǒng)分析了膜結(jié)構(gòu)建筑形態(tài)的構(gòu)成、論述了膜結(jié)構(gòu)初始幾何形態(tài)建立與功能空間設(shè)計、結(jié)構(gòu)選型、節(jié)點構(gòu)造、加工建造和其他技術(shù)因素的關(guān)系；并對影響膜結(jié)構(gòu)形態(tài)的各種因素分別提出設(shè)計對策。采用層次分析法建立了膜結(jié)構(gòu)建筑評價體系框架和膜結(jié)構(gòu)方案優(yōu)化體系框架?；谏镞M化和基因理論，把生成設(shè)計法應(yīng)用于膜造型創(chuàng)造，初步構(gòu)建了生成設(shè)計概念框架。

張拉膜結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計核心在于控制結(jié)構(gòu)的邊界條件以及支承結(jié)構(gòu)的幾何形狀，從而找到滿足設(shè)計要求的最佳膜面形態(tài)。與傳統(tǒng)建筑設(shè)計相比，張拉膜結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計是一個多專業(yè)間的相互協(xié)調(diào)過程。為了得到滿足功能要求的最簡約設(shè)計，建筑師必須要與其他工程師緊密合作。

輕型張拉膜結(jié)構(gòu)設(shè)計學(xué)科始于20世紀(jì)50年代Frei Otto的皂膜試驗。自適應(yīng)找形是他創(chuàng)建的新設(shè)計學(xué)派的基本概念。他提出的“極小曲面”理論開創(chuàng)了現(xiàn)代張拉膜結(jié)構(gòu)設(shè)計的先河?；谶@種理論，對于特定邊界條件得到的膜結(jié)構(gòu)表面積最小，從而耗能最少。這類張拉膜建筑的主要結(jié)構(gòu)特點是預(yù)應(yīng)力在整個結(jié)構(gòu)中均勻分布。

以極小曲面為目標(biāo)的自適應(yīng)找形是輕利薄膜建筑的基礎(chǔ)。

平面邊界內(nèi)的極小曲面是平面。然而只要膜表面或邊界上有一點不在這個平面內(nèi)，得到的極小曲面上的每一點都會具有雙曲率。

雙曲面可以是正高斯曲率的(比如充氣式結(jié)構(gòu))，也可是負(fù)高斯曲率的(比如預(yù)應(yīng)力張拉膜結(jié)構(gòu))。負(fù)高斯曲面的正、負(fù)曲率半徑之和為零。

當(dāng)負(fù)高斯膜面為折減面(reducedsurfaces)時，膜材用量最少。由于結(jié)構(gòu)性能的高效性，膜結(jié)構(gòu)可以通過膜面形狀的大變形來重新分布局部集中荷載，而不會使該區(qū)域的膜面應(yīng)力顯著增加。這些特性使膜結(jié)構(gòu)成為輕型結(jié)構(gòu)，即它在具有多變造型的同時，既能夠有效地承載又可保持外觀簡潔。這是張拉膜結(jié)構(gòu)建筑常常被認(rèn)為具有震撼力美感的原因之一。