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膜結構介紹

人氣:2403 日期:2018-01-30

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充氣膜建筑簡介

(一)氣膜建筑的基本概念

氣膜建筑就是采用高強度、高柔性的薄膜材料為主要材料,利用密封空間內空氣壓力支撐原理,將膜材的外沿固定在地面基礎或者屋面結構周邊上,利用充氣系統將大量空氣送入氣膜內部空間,當氣膜內壓力大于氣膜外壓力時,就產生一定的氣壓差,氣膜內氣體就能將膜材支撐起來覆蓋在地面或者屋面上,形成大跨度的無梁無柱的建筑空間。

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(二)氣膜建筑的產生與發展過程

早在1917年,英國人威廉·蘭切斯特(Willian lanchester)首次提出了空氣支撐式帳蓬(Air-supported camps) ,用于野戰醫院,并申請了專利,但由于當時的技術條件和生產能力等原因沒有成為現實。

直到1946年,美國的瓦爾特·勃德(Walter Bird)首次建成了一座利用氣體支撐的薄膜式穹頂,氣膜材料為尼龍纖維布,用于美國軍用雷達防護罩(Radar dome)。

美國于1963年在紐約建成了世界上第一座氣膜網球館,40多年來,世界各地(主要在歐美地區)構建了數萬個不同大小的氣膜建筑。

一套完整的氣膜建筑還包括了照明系統和門禁系統,如下圖所示。

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圖1 氣膜建筑工作原理和各系統組成示意圖

 

由圖1可以看出:整個建筑沒有受彎、受扭和受壓的構件,內部無需任何框架或梁、柱支撐,目前可以實現180米的跨度。

圖2給出了大氣壓力與空氣含氧量之間關系的曲線。由圖可以看出隨著大氣壓力的升高,空氣的含氧量是遞增的。因此氣膜內外的氣壓差不僅不會對人體有任何不良的影響,相反,由于氣膜內空氣含氧量大于氣膜外空氣含氧量,因而,在氣膜建筑內進行運動,其空氣環境對人們是有幫助的。

通常氣膜內外氣壓差約為250~500Pa,約0.0025~0.005個大氣壓(1大氣壓=106Pa)。

           

圖2  空氣含氧量與大氣壓力關系示意圖

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氣膜建筑的安裝過程

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1. 平整好的場地(黑色)

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2. 固定氣膜建筑(白色)

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3.連接鼓風系統,開始充氣

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4.充氣中

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5. 充氣完成


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