Основные характеристики архитектурной мембранной конструкции

Характеристики мембранной конструкции как строительной системы в основном зависят от ее уникальной формы и производительности самого мембранного материала. Именно благодаря этому мембранная конструкция может создавать проектные решения, которые не могут быть достигнуты традиционными строительными системами.
Легкий
Причина, по которой натяжная конструкция имеет небольшой собственный вес, заключается в том, что она опирается на предварительно напряженную форму, а не на материалы для поддержания устойчивости конструкции. В результате ее собственный вес намного меньше, чем у традиционных строительных конструкций, но она имеет хорошую устойчивость. Архитекторы могут использовать ее легкие и большие пролеты для проектирования и организации структурных деталей и органически объединять ее легкие и стабильные структурные характеристики.
Коэффициент пропускания света
Светопропускание является одной из характеристик современных мембранных конструкций. Светопропускание мембранных материалов может обеспечить необходимое освещение зданий, что очень важно для энергосбережения зданий. Это особенно важно для некоторых коммерческих зданий, которым требуется больше света и высокая яркость. Благодаря комплексному использованию естественного и искусственного освещения светопропускание мембранных материалов может обеспечить большее эстетическое пространство для создания архитектурного дизайна. Ночью светопропускание превращает мембранную конструкцию в световую скульптуру.
Светопропускание мембранных материалов определяется их базовым волокном, покрытием и цветом. Спектральное пропускание стандартных мембранных материалов составляет от 10% до 20%, некоторые мембранные материалы могут достигать 40%, а некоторые мембранные материалы непрозрачны. Пропускание мембранных материалов и выбор цвета света можно регулировать цветом покрытия или цветом поверхностного слоя.
Благодаря соответствующей комбинации мембранных материалов и полупрозрачных теплоизоляционных материалов многослойная мембрана, содержащая теплоизоляционный слой, может быть сделана полупрозрачной. Даже если спектральная пропускаемость составляет всего несколько процентных пунктов, мембранная крыша все равно блестит и полупрозрачна для человеческого глаза, с видом легкой крыши.
Гибкость
Конструкции мембраны на растяжение не являются жесткими и будут деформироваться под действием ветровых нагрузок или снеговых нагрузок. Структура мембраны адаптируется к внешней нагрузке путем деформации. В этом процессе радиус кривизны поверхности мембраны в направлении нагрузки будет уменьшаться до тех пор, пока она не сможет более эффективно противостоять нагрузке.
Гибкость растяжимой структуры позволяет ей производить большие смещения без постоянной деформации. Упругие свойства и уровень предварительного напряжения мембранного материала определяют деформацию и реакцию мембранной структуры. Гибкие характеристики адаптации к природе могут вдохновлять людей на архитектурное проектирование.
Различные мембранные материалы обладают разной гибкостью. Некоторые мембранные материалы чрезвычайно гибкие и не трескаются и не ломаются из-за складывания. Такие материалы являются основой и предпосылкой для эффективной реализации подвижных и развертываемых структур.
Скульптурное чувство
Уникальная изогнутая поверхность растяжимой мембранной структуры придает ей сильный скульптурный смысл. Мембранная поверхность достигает самобалансировки посредством натяжения. Чувство баланса подъемов и падений отрицательной гауссовой мембранной поверхности заставляет большую структуру выглядеть так, будто она легко парит между небом и землей, как будто она избежала ограничений гравитации. Эта скульптурная текстура захватывает как в помещении, так и на открытом воздухе.
Натяжные мембранные конструкции позволяют архитекторам проектировать разнообразные самобалансирующиеся, сложные и яркие пространственные формы. Поскольку свет меняется в течение дня, скульптурная мембранная конструкция представляет различные формы посредством света и тени. На восходе и закате свет с низкими углами падения подчеркнет кривизну и рельефный эффект крыши. Когда солнце находится в апогее, обтекаемая граница мембранной конструкции отбрасывает изогнутую тень на землю. Используя светопропускаемость и отражательную способность мембранного материала, спроектированное искусственное освещение также может превратить мембранную конструкцию в световую скульптуру.
Безопасность
Легкая растяжимая мембранная конструкция, разработанная в соответствии с существующими национальными стандартами и рекомендациями, имеет достаточную безопасность. Легкие конструкции могут сохранять хорошую устойчивость при горизонтальных нагрузках, таких как землетрясения.
Поскольку легкий вес легкой конструкции является легким, даже если произойдет случайное обрушение, его опасность меньше, чем у традиционных строительных конструкций. Когда мембранная конструкция разрывается, если структурная схема может гарантировать, что жесткие опорные элементы, такие как мачты и балки, не обрушатся, опасность будет еще меньше.
Гибкость мембранной конструкции позволяет ей выдерживать нагрузку в наиболее благоприятной форме при любой нагрузке. Конечно, компоновка и форма конструкции должны быть спроектированы и скорректированы в соответствии с условиями нагрузки. Конструкция должна гарантировать, что поверхность мембраны и ее вспомогательная конструкция работают согласованно, чтобы избежать концентрации силы на поверхности мембраны или вспомогательной конструкции для достижения критического значения структурного повреждения.
Функция
Благодаря своим характеристикам структура натяжной мембраны может соответствовать различным архитектурным функциональным требованиям: от простых затеняющих конструкций до крупных зданий со сложными функциями, а для некоторых функциональных требований она является единственной наиболее подходящей.
Выразительная архитектурная форма
Здания с определенными функциями могут быть выражены посредством намерений, а уникальный внешний вид конструкции из натяжной мембраны отражает естественную красоту самого здания.
Эти архитектурные формы сами по себе и традиционные здания, которые координируются с ними, представляют собой интересные знаковые здания на земле. Превосходный дизайн мембранной структуры представляет собой органическое слияние структуры и внешнего вида, что выделяет ее и органично интегрирует с природной средой, историей и современным городским ландшафтом.
Легкие конструкции можно рассматривать как крупные скульптуры, которые способны придать окружающему пространству жизненную силу и стать дополнением и центром внимания окружающей среды.
Противостоять влиянию погоды
Важной функцией мембранных кровель является противодействие влиянию различных погодных изменений (солнца, дождя, ветра и снега и т. д.) на ее внутреннее пространство и сохранение комфорта внутри здания. При выборе формы и материала мембранной поверхности следует учитывать все возможные погодные условия, а также максимально использовать пассивные методы, такие как само здание, для снижения потребления энергии.
Пористые мембранные материалы могут использоваться в качестве экранирующей структуры. Они могут контролировать пропускание и отражение света, так что в помещении будет рассеянный свет, и способствовать естественной вентиляции, так что температура крыши будет такой же, как температура окружающей среды, и предотвращать нисходящее тепловое излучение.
Для того чтобы противостоять ветру и снегу, форма поверхности мембраны должна обеспечивать плавный и удобный дренаж, а также избегать образования на ней водяных карманов или накопления снега. На этапе установки и формирования перед предварительным напряжением растяжимая структура мембраны очень чувствительна к этим нагрузкам. Для того чтобы отводить дождевую воду, мембрана и стыки должны быть герметизированы и водонепроницаемы, а края мембраны также должны быть специально детализированы, чтобы предотвратить попадание дождевой воды в помещение.
Мобильность и временный характер
Другим выдающимся преимуществом по сравнению с другими конструкциями является то, что легкая конструкция имеет регулируемое воздействие на окружающую среду. Она также имеет две важные характеристики, а именно мобильность и гибкость.
Конструкция может быть многократно разобрана и перестроена в разных местах, что является мобильностью конструкции из растяжимой мембраны. Она сочетает в себе кочевую и оседлую архитектуру. Мягкость мембраны позволяет легко транспортировать ее и быстро строить, и она занимает очень мало места в состоянии простоя. Эта характеристика делает конструкцию из мембраны очень подходящей для временных передвижных зданий, особенно когда происходят внезапные катастрофы или чрезвычайные ситуации, и требуется убежище для большого количества людей в короткий промежуток времени.
С другой стороны, в дополнение к комфорту, сопоставимому с постоянными зданиями, подвижные мембранные конструкции также вводят новую концепцию в строительной отрасли, а именно разделение права собственности на дома от права собственности на землю. Здания больше не являются неподвижными, а подвижными. Эта мобильность и возможность повторного использования имеют большое значение для ускорения развития современных городов и трансформации архитектурных функций в некоторых специальных областях.
Расширяемость и адаптивность
Расширяемые конструкции можно рассматривать как искусственную адаптивную систему, которая, как и многие природные организмы, может менять свою форму в соответствии с потребностями. Их пространственное расположение и реакция на изменения погоды являются гибкими и адаптивными. Активное энергосбережение может быть достигнуто путем управления естественным освещением и внутренней температурой. Расширяемые конструкции могут быть открытыми или закрытыми, а их гибкость позволяет им изменять свойства пространства. Элегантное скольжение тщательно спроектированной расширяемой крыши олицетворяет гармонию между человеком и природой. Это называется творением, а полное сочетание легкости и расширяемости формирует концепцию «дома без конструкции», который может быть реализован в любое время и в любом месте.