021-54787089

形状、气候和天气

同向弯曲是指在物体任何点上弯曲趋势都是相同的,球体是最形象化的典型模型。通过最小表面积实现对最大体积的覆盖,气泡或气球成为对空间最高效限定的代表。但是,使气枕完全模拟成气球的形状却并不现实。严格的曲率半径、最小的膜面荷载都只是理想化的状态。曲率半径的增加虽然加大了膜面应力,但材料所需量随之减少,同时表面趋于平坦的气枕可更好的应对风荷载,由此产生的震动也会被膜面吸收而不致影响整个结构体。此外,防止气枕泄气后积水残留也是顶棚曲率设计必须考虑的因素之一。顶棚越是趋于平坦,积水的可能性就越小。因此,无论规模大小、荷载组合方式如何,气枕的设计原则都是在材料厚度一定的情况下保证材料隆起曲率最小。通常情况下,气枕中心点高度范围应为其跨度的6%-20%。

同大多数材料一样,ETFE会随温度的变胀冷缩。但它的弹性范围却很有限。从屈服条件来看,在10~12N/mm2的压强下,材料便会出现延展。在张拉力的作用下,膜材受温度变化影响更大。季节的变化促使这种情况的发生,一旦膜材所受应力超过其屈服极限,将最终导致膜面松懈塌陷。考虑到膜材的这个特性,除非规模很小,张拉膜结构一般不采用ETFE膜材。与此相反,具有自行调节机制的气枕式膜结构却可以避免上述情况的发生。当温度超过70℃,ETFE膜材将损失一定强度。因此在非常炎热的气候条件下应用ETFE膜材必须谨慎对待。如果单从温度条件考虑,大型气枕更适用于温带或寒冷地区,小型气枕则适用于炎热的环境。但是,温度并非是决定气枕大小的关键性因素。当风吹过薄膜制成的大体积气枕,其表面温度将降至与风环境相同的温度。此时,因为冷却后膜面强度提升,气统刚性围护结构相比,ETFE气枕结构释放风能的方式使其每平方米风荷载设计值得以相对降低。

阻尼延伸的属性同样有利于节点构造。与玻璃幕墙不同,ETFE气枕边框不必像幕墙窗框一样,需应对来自气压、温度、天气及结构引发的任何变化,因为这些现象不会集中出现在气枕边缘。就像烤黄油面包一样,能量会被整个柔软的面所吸收,这将减少甚至无需传统结构中采用的活动连接。许多建筑问题都是由于不同种材料或结构连接失效所引发的,保温性能在这些连接点往往无法得到满足。以玻璃为例,它是我们生活中常用的建筑材料,但玻璃系统的实际设计寿命只有15~20年,因为玻璃垫层及双层玻璃间的密封物会随时间老化,不仅保温性能会随之降低,同时也会导致空气及雨水的渗漏。与之相反,由于ETFE具有延展性,而且气枕体积远远大于传统结构组成单位,大量连接构件从中解放出来,连接件的减少势必大大延长气枕结构的使用寿命。