三、新体系研究开发不断深入

1、标准化体系研制

蔬菜水培种植是一种新技术，种子在圆盘中部种 植，随着蔬菜生长螺旋移动到外部。日本为蔬菜水培研制了标准化圆顶绿色建筑物（图29），直径30m高5m的双层ETFE气承式膜结构（外部 60μm、内部100μm），增加了聚乙烯绳网抵抗风荷载，连接到36个1.5m高钢桁架边墙。气压由桁架墙上风机提供；冬季屋顶排风关闭，双层膜可以保温；夏季屋顶排风打开，热气容易向外扩散。

英国RUBB建筑体系（图30），采用热浸锌钢管预制、螺栓连接的桁架拱结构，便于装卸。内外覆以PVC双层膜。按英国标准设计，可承受基本风速46m/s，雪载75 kg/m2，已经形成标准化、规格化体系。应该注意英国没有抗震要求，如果采用该体系需进行抗震验算。

2、膜结构折叠伞

法国一个研究组提出由铰链开合钢骨架和纺织面料关联形成跨越17m至50m的折叠伞膜结构（图31），复杂的静态折叠可行性和耦合动力风荷载经过数值模拟认为是可行的。

3、临时房屋的充气胎

日本一个研究组研制了一种临时救灾房屋的简易建设体系。采用事先制作好的膜结构充气为胎，现场充气后自行抹砂浆建造（图32）。试验表明利用壳结构受力体系，底部90mm厚，顶部只需45mm厚，包括平整场地、备料在内施工只需2 天。

膜结构充气胎还可用于制作“冰壳”（图33）。日本在具有足够的雪和低温的北海道， 用膜和绳子作成充气胎。通过吹雪和喷水形成6~7cm厚的冰，可制作15m至30m直径的“冰壳”，室内在白天具有完全自然光线的半透明气氛，可以作为滑雪胜地的休闲康乐设施

4、组合（Hybrid）膜构件研发

瑞士Airlight公司和EMPA组合结构研究中心从2003年开始研究Tensairity梁，也有了工程应用，近年又研究了Tensairity拱（图34）。

图34 Tensairity体系

比利时布鲁塞尔自由大学研究了可折叠Tensairity梁（图35）。还有学者考虑利用织物的受拉性能在气囊中增加织物肋（图36），可以提高整体刚度。

柏林艺术大学将提出下弦用索，用张拉膜作腹肋与上弦拱结合形成Hybrid膜结构拱，有效地控制拱的屈曲（图37）。新加坡国立大学研究了Hybrid柱，将橄榄形格构柱的缀板用抗拉性能好的膜材代替（图38）。

从这些基本构件研究得到的启示是：发挥膜材适用于抗拉、气囊适用于抗压的特点，再辅以索可望形成新的受力更为合理的膜结构基本构件。当这些基本构件研究成功，可应用于大型结构的时候，相信会引起人们重新认识膜结构。

(作者：张毅刚）

更多内容见《钢结构》2013.11期

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转自：钢结构-公众号