专利名称：气承-气肋组合式膜结构的制作方法
技术领域：
本发明属于建筑结构技术领域，尤其是涉及一种气承-气肋组合式膜结构，是充气式膜结构应用上的创新。
背景技术：
充气膜结构具有造价低廉、施工周期短，可以整体移动，容易进行拆卸和安装等特点，广泛应用于运动场、展览馆、仓库等大空间、大跨度的体育和公共设施中。充气式膜结构可分为气承式膜(air-supported membrane structure)结构和气肋(囊)式膜结构(air-1nflated membrane structure)。气承式膜结构是通过压力控制系统向建筑物室内充气，使室内外保持一定的压力差。膜体受到上浮力，并产生一定的预张力，以保证体系的刚度。气肋式膜结构是向单个或多个封闭膜构件内充气，使其保持足够的内压，形成具有一定刚度的构件或结构。这种结构对膜材自身的气密性和连接节点的做法要求很高，需要不断地向膜结构构件内充气。近些年在工程应用中发现，气承式膜结构的抗风和抗雪安全性差，而且由于结构内部需要维持一定的压强差，对充气膜结构的开门具有严格的要求。当大门开启时，由于内外气压差的存在，会导致室内气压的外泄。对于需要开设大尺寸门的气承式膜结构，比如展厅、仓库等，往往需要可以进出卡车，这种泄气的速度是很快的。泄气的后果是造成膜结构内部压强降低，出现膜面的松弛和下陷，降低结构的刚度和承载能力，严重时导致结构的局部塌陷，影响结构的正常使用。因此，在充气膜结构工程的实际应用中，急需解决气承式膜结构开设大尺寸门的难题。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种新型的气承-气肋组合式膜结构，可以有效解决气承式膜结构开门的难题，同时具有经济性好、承载能力闻、安装方便、容易拆卸和组装等特点。本发明的目的可以通过以下技术方案来实现气承-气肋组合式膜结构，包括气肋式骨架、气承膜及拉索，其中，气肋式骨架由多个充气肋构件组合成骨架状结构，通过鼓风机充气成形并维持刚度，形成支撑骨架承受载荷；气承膜铺设在气肋式骨架的外围，在由气承膜围起的区域内部通过充气保持内外形成气压差；拉索通过膜片与气承膜的外侧固定连接，与气承膜形成整体结构。所述的充气肋构件为环形或拱形结构。所述的充气肋构件在安装时先进行充气，将边界的几根充气肋构件固定后通过增大充气气压，组合得到气肋式骨架。所述的气承-气肋组合式膜结构在关闭进出口时，气肋式骨架与气承膜共同承担外部荷载。所述的气承-气肋组合式膜结构在开启进出口时，由气肋式骨架单独承担外部荷载。所述的拉索与地面采用地锚支座连接。所述的气承膜通过拉膜带及地锚支座与地面连接。与现有技术相比，本发明充分利用气承式膜结构和气肋式膜结构的技术特点，气肋膜构件充气形成稳定的结构，承受荷载。气承式膜结构覆盖气肋式骨架的外围，二者组成共同工作，增大了结构的承载能力。当大门开启时，由气肋式骨架单独承受外荷载，保证大门的正常开启和畅通，确保车辆、人员的顺利出入和充气膜结构的安全。在结构安装时先对气肋式骨架进行充气，只需将边界的几根气肋构件固定，就可以利用不断增大的气压，使结构自然成形；然后在结构外围覆盖膜结构，固定好结构的周边，做好封闭性，然后向结构内部充气，形成气承-气肋组合式膜结构。通过室内设置的空压自动调节系统，可以调节室内气压，以适应外部荷载的变化。气承-气肋组合式膜结构的最大优点是解决了充气膜结构开大门的难题。一般的气承式膜结构在大门开启时，内部气压的外泄会导致室内外压力差急速下降，气承膜面材料变松弛，严重时靠近门口的膜面会塌陷下来。本发明中由于气肋式骨架的存在，使得松弛的覆盖膜面不会产生大的变形，更不会坍塌，保证了结构的安全和正常使用。
图1为气肋式骨架的结构示意图；图2为覆盖在气肋式骨架外围的气承膜的结构示意图；图3为气承膜与地面的连接示意图；图4为气承-气肋组合式膜结构的示意图；图5为组合式膜结构的气肋式骨架的示意图。图中，I为气肋式骨架、2为气承膜、3为拉索、4为地锚支座、5为拉膜带、6为沙袋、7为出入口。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。实施例气承-气肋组合式膜结构，包括气肋式骨架1、气承膜2及拉索3，其中，气肋式骨架I的结构如图1所示，由多个充气肋构件组合成骨架状结构，通过鼓风机充气成形并维持刚度，形成支撑骨架承受载荷，充气肋构件为环形或拱形结构，在安装时先进行充气，将边界的几根充气肋构件固定后通过增大充气气压，组合得到气肋式骨架。气承膜2的结构如图2所示，铺设在气肋式骨架I的外围，在由气承膜2围起的区域内部通过充气保持内外形成气压差。拉索3通过膜片与气承膜2的外侧固定连接，与气承膜2形成整体结构，拉索3与地面采用地锚支座4连接，气承膜2也通过拉膜带5与地锚支座4连接，对气承膜2进行固定，在气承膜2的边缘还设有承重用的沙袋6，其结构如图3所示。气承-气肋组合式膜结构在关闭进出口时，气肋式骨架I与气承膜2共同承担外部荷载。所述的气承-气肋组合式膜结构在开启进出口时，由气肋式骨架I单独承担外部荷载。对本发明的结构进行进一步说明，本发明的结构的外形呈圆柱体。图1是由气肋拱和气肋连梁组成的气肋骨架1，图2是覆盖在气肋骨架I外围的气承式膜面，在结构平面图的下端设置大门。在外膜上设置5道拉索，以增强结构的刚度和抗风能力。为防止拉索在膜面上水平滑动，在外膜面上沿钢索设计位置焊接200宽小膜片，间隔2米布置，可以有效控制拉索的位移，使其与外膜形成一个有机整体，共同抵御外部水平荷载作用。拉索3与地面采用地锚支座连接，在气承膜2的边缘还设有承重用的沙袋6。图4为一半椭球体和圆柱体组成的新型气承-气肋组合式膜结构的三维图。组合式充气膜结构主要包括气肋式骨架、气承膜2和出入口 7。气肋式骨架是主要承重结构，先通过充气将其固定成型；然后覆盖外围的膜结构，向结构内部充气，形成气承-气肋组合式膜结构体系。图5是组合式膜结构的气肋式骨架I的结构示意图，包括一个半椭球体的气肋骨架和一个圆柱体的气肋骨架。半椭球体的骨架由10根弧形气肋柱和三道圆形气肋环组成，是一个独立稳定的结构体系；圆柱体气肋式骨架由5根气肋拱通过三条气肋连梁组合而成。
权利要求
1.气承-气肋组合式膜结构，其特征在于，该结构包括气肋式骨架、气承膜及拉索，其中，气肋式骨架由多个充气肋构件组合成骨架状结构，通过鼓风机充气成形并维持刚度， 形成支撑骨架承受载荷；气承膜铺设在气肋式骨架的外围，在由气承膜围起的区域内部通过充气保持内外形成气压差；拉索通过膜片与气承膜的外侧固定连接，与气承膜形成整体结构。
2.根据权利要求1所述的气承-气肋组合式膜结构，其特征在于，所述的充气肋构件为环形或拱形结构。
3.根据权利要求1所述的气承-气肋组合式膜结构，其特征在于，所述的充气肋构件在安装时先进行充气，将边界的几根充气肋构件固定后通过增大充气气压，组合得到气肋式骨架。
4.根据权利要求1所述的气承-气肋组合式膜结构，其特征在于，所述的气承-气肋组合式膜结构在关闭进出口时，气肋式骨架与气承膜共同承担外部荷载。
5.根据权利要求1所述的气承-气肋组合式膜结构，其特征在于，所述的气承-气肋组合式膜结构在开启进出口时，由气肋式骨架单独承担外部荷载。
6.根据权利要求1所述的气承-气肋组合式膜结构，其特征在于，所述的拉索与地面采用地锚支座连接。
7.根据权利要求1所述的气承-气肋组合式膜结构，其特征在于，所述的气承膜通过拉膜带及地锚支座与地面连接。
全文摘要
本发明涉及气承-气肋组合式膜结构，包括气肋式骨架、气承膜及拉索，其中，气肋式骨架由多个充气肋构件组合成骨架状结构，通过鼓风机充气成形并维持刚度，形成支撑骨架承受载荷；气承膜铺设在气肋式骨架的外围，在由气承膜围起的区域内部通过充气保持内外形成气压差；拉索通过膜片与气承膜的外侧固定连接，与气承膜形成整体结构。与现有技术相比，本发明可以有效解决气承式膜结构开门的难题，同时具有经济性好、承载能力高、安装方便、容易拆卸和组装等特点。
文档编号E04B1/34GK102995749SQ20121054142
公开日2013年3月27日 申请日期2012年12月13日 优先权日2012年12月13日
发明者龚景海, 李中立, 李宝龙 申请人:上海交通大学