奧運(yùn)的那層膜

1、奧運(yùn)的那層膜奧運(yùn)的那層膜2008年8月8日晚，舉世矚目的北京第二十九屆奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)開幕式在國(guó)家體育場(chǎng)（鳥巢）隆重舉行。國(guó)家主席胡錦濤出席開幕式并宣布本屆奧運(yùn)會(huì)開幕。具有兩千多年歷史的奧林匹克運(yùn)動(dòng)與五千多年傳承的燦爛中華文化交相輝映，共同譜寫人類文明氣勢(shì)恢弘的新章程。夜幕下，“鳥巢”造型的國(guó)家體育場(chǎng)華燈燦爛，流光溢彩。水立方同樣也不遜色。膜結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介膜結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要包括體形設(shè)計(jì)、初始平衡形狀分析、荷載分析、裁剪分析等四大問題。通

2、過體形設(shè)計(jì)確定建筑平面形狀尺寸、三維造型、凈空體量，確定各控制點(diǎn)的坐標(biāo)、結(jié)構(gòu)形式，選用膜材和施工方案。初始平衡形狀分析就是所謂的找形分析。由于膜材料本身沒有抗壓和抗彎剛度，抗剪強(qiáng)主芤很差，因此其剛度和穩(wěn)定性需要靠膜曲面的曲率變化和其中預(yù)應(yīng)力來提高，對(duì)膜結(jié)構(gòu)而言，任何時(shí)候不存在無應(yīng)力狀態(tài)，因此膜曲面形狀最終必須滿足在一定邊界條件、一定預(yù)應(yīng)力條件下的力學(xué)平衡，并以此為基準(zhǔn)進(jìn)行荷載分析和裁剪分析。目前膜結(jié)構(gòu)找形分析的方法主要有動(dòng)力松馳法、力密

3、度法以及有限單元法等。膜結(jié)構(gòu)考慮的荷載一般是風(fēng)載和雪載。在荷載作用下膜材料的變形較大，且隨著形狀的改變，荷載分布也在改變，因此要精確計(jì)算結(jié)構(gòu)的變形和應(yīng)力要用幾何非線性的方法進(jìn)行。荷載分析的另一個(gè)目的是一確定索、膜中初始預(yù)張力。在外荷載作用下膜中一個(gè)方向應(yīng)力增加而另一個(gè)方向應(yīng)力減少，這就要亦真亦幻，風(fēng)姿動(dòng)人。成就“水立方”建筑獨(dú)特風(fēng)格的正是性能優(yōu)異的ETFE膜材料。ETFE的中文名為乙烯四氟乙烯共聚物，它是上世紀(jì)70年代最早由杜邦公司開發(fā)

4、成功的，當(dāng)時(shí)主要用作航空工業(yè)中的絕緣材料。隨后人們發(fā)現(xiàn)這種材料在使用時(shí)可以做成片狀，也可以制成一種薄而耐用的膜，再加上材料本身具有的透明、自潔等性能，ETFE很快就成為替代像玻璃這樣的傳統(tǒng)材料的最佳材料。許多工程證明了它是一種可信賴且經(jīng)濟(jì)實(shí)用的屋頂材料。ETFE膜一般厚度僅有0.25毫米。把兩層或者更多層的膜“縫制”在一起，向里面充氣后，形狀就像一個(gè)枕頭，所以被稱為氣枕。它可以充當(dāng)建筑物的外墻，而且耐久性很好?！八⒎健钡膲w就是由30

5、00多個(gè)這樣的氣枕組成。由于這種膜材料制成的屋面和墻體質(zhì)量輕，只有同等大小的玻璃質(zhì)量的1%；韌性好、抗拉強(qiáng)度高、不易被撕裂，延展性大于400%；耐候性和耐化學(xué)腐蝕性強(qiáng)，熔融溫度高達(dá)200℃，并且不會(huì)自燃。作為大型比賽場(chǎng)館的建筑材料用ETFE膜，更大的優(yōu)勢(shì)還在于可以被加工成任何尺寸和形狀，滿足大跨度的需求，節(jié)省了中間支撐結(jié)構(gòu)。作為一種充氣后使用的材料，它可以通過控制充氣量的大小，對(duì)遮光度和透光性進(jìn)行調(diào)節(jié)，有效地利用自然光，節(jié)省能源，同時(shí)起