Мембранная конструкция
Мембранные конструкции (Membrane) – это новая форма строительных конструкций, разработанная в середине 20-го века. Мембранные навесы представляют собой пространственную конструкцию, образованную из различных высокопрочных тонкопленочных материалов и усиливающих элементов (стальные каркасы, колонны или тросы), в которой с помощью определенных способов создается определенное предварительное напряжение для формирования пространственной формы, которая служит кровельным покрытием и способна выдерживать определенные внешние нагрузки.
Краткое описание
Мембранные конструкции (Membrane) – это новая форма строительных конструкций, разработанная в середине 20-го века. Мембранные навесы для автомобилей представляют собой пространственную конструкцию, образованную из различных высокопрочных тонкопленочных материалов и усиливающих элементов (стальные каркасы, колонны или тросы), в которой с помощью определенных способов создается определенное предварительное напряжение для формирования пространственной формы, которая служит кровельным покрытием и способна выдерживать определенные внешние нагрузки.
Мембранная конструкция – это новейшая форма в строительных конструкциях. С 1970-х годов за рубежом мембранные конструкции постепенно применяются в крупных зданиях, таких как спортивные сооружения, торговые центры, выставочные центры и объекты транспортной инфраструктуры. Например, компания Anhui Hefei Jin Fan Steel Membrane Structure Engineering Co., Ltd. является профессиональным производителем в провинции, Завод-изготовитель автомобильных и велосипедных навесов для государственных учреждений и организаций, пользуется хорошей репутацией и авторитетом, стремясь создать бренд национального уровня. Мембранная конструкция, как барьер, защищающий транспортные средства от повреждений, в основном выполняет функцию защиты от ветра и дождя, является настоящим произведением искусства, дарит эстетическое удовольствие, её мягкость, изгибы, сочетание жёсткости и гибкости, богатая форма и безупречная белизна привлекают внимание и оставляют долгое приятное впечатление.
Мембранная конструкция состоит из различных высокопрочных тонкопленочных материалов (ПВХ или тефлон) и усиливающих элементов (стальные каркасы, колонны или тросы), в которых с помощью определенных способов создается определенное предварительное напряжение для формирования пространственной формы, служащей кровельным покрытием и способной выдерживать определенные внешние нагрузки. Мембранные конструкции можно разделить на два основных типа: пневматические и натяжные. Пневматические мембранные конструкции поддерживаются постоянной подачей воздуха внутрь, создавая разность давлений между внутренней и внешней средой (обычно от 10 до 30 мм водяного столба), которая создаёт подъемную силу, позволяющую достигать больших пролетов. Натяжные мембранные конструкции формируются с помощью опорных столбов и стальных каркасов или натяжных тросов.
Особенности
Эстетичный архитектурный дизайн
Мембранные конструкции – это наиболее характерная и многообещающая форма архитектуры 21-го века. Она разрушает традиционный стиль зданий с прямыми линиями, благодаря своей уникальной эстетике изогнутых поверхностей, простоте, ясности, гармоничному сочетанию жесткости и гибкости, силы и красоты создает ощущение новизны и открывает перед архитекторами большие возможности для воображения и творчества.
Обладает хорошей экологичностью, светопропускаемостью и самоочищающимися свойствами. Поверхность мембраны покрыта PVDF (поливинилиденфторид) или диоксидом титана, что обеспечивает хорошую теплоизоляцию, отражая 70% солнечной энергии, поглощая 17% и передавая 13%, а светопропускаемость при этом составляет более 20%. После 10 лет воздействия прямых солнечных лучей яркость сохраняется на уровне 70%.
Покрытие больших пролетов
Мембранные материалы, используемые в мембранных конструкциях, весят около 1 кг на квадратный метр. Благодаря небольшому собственному весу, использованию высокопрочных стальных тросов и стальных конструкций, а также простой и рациональной системе распределения нагрузок (большая часть сил передается в виде осевых напряжений), мембранные конструкции идеально подходят для покрытия больших пролетов, создавая открытые бесстолпные конструкции.
Пожаробезопасность и сейсмостойкость
Мембранные материалы, используемые в мембранных конструкциях, обладают превосходными огнезащитными и жаростойкими свойствами, поэтому полностью соответствуют требованиям пожарной безопасности. Благодаря небольшому собственному весу, гибкости конструкции и высокой деформационной способности, мембранные конструкции обладают хорошей сейсмостойкостью.
Короткие сроки строительства: резка мембранных материалов, сборка и сварка, а также стальные конструкции и тросы изготавливаются на заводе. На строительной площадке требуется только сборка, что упрощает строительство и сокращает сроки по сравнению с традиционными зданиями.
Классификация по типу конструкции
По типу конструкции мембранные конструкции делятся на: каркасные, натяжные и пневматические. Подробнее см. рисунок ниже:
Классификация типов мембранных конструкций:
В зависимости от конструкции различают 3 типа мембранных конструкций: каркасные, натяжные и пневматические.
1. Каркасная мембранная конструкция (Frame Supported Structure)
Конструкция с каркасом кровли из стали или клееного бруса, на котором натянута мембрана. Отличается высокой устойчивостью нижней опорной конструкции, простой формой кровли, неограниченным выбором мест расположения проемов и высокой экономической эффективностью. Широко применяется для помещений любого размера.
2. Натяжная мембранная конструкция (Tension Suspension Structure)
Конструкция, состоящая из мембраны, стальных тросов и опорных колонн, в которой с помощью тросов и опор создается натяжение мембраны, обеспечивающее ее устойчивость. Позволяет создавать оригинальные и инновационные формы, наиболее полно отражает суть мембранной конструкции. В больших пролетах часто используется система из стальной тросовой сети, образованной из тросов и элементов сжатия, для поддержания верхней мембраны. Требует высокой точности выполнения строительных работ, обладает высокой прочностью и выразительностью, поэтому стоимость несколько выше, чем у каркасных мембранных конструкций.
3. Пневматическая мембранная конструкция (Pneumatic Structure)
В пневматических мембранных конструкциях мембрана крепится по периметру кровли, а с помощью системы вентиляции давление внутри помещения повышается до определенного уровня, создавая разницу давления между внутренней и внешней средой, которая противостоит внешним нагрузкам. Поскольку конструкция поддерживается давлением воздуха, а стальные тросы используются в качестве вспомогательного материала, не требуются балки и колонны, что позволяет создавать большие пространства. Строительство осуществляется быстро и экономично, но требует круглосуточной работы вентиляторов, что приводит к высоким затратам на эксплуатацию и техническое обслуживание.
Сегодня в городах все чаще можно встретить мембранные конструкции. Мембранные конструкции применяются в различных строительных конструкциях и играют важную роль в наших городах.
Мембранные конструкции
Мембранные материалы, используемые в мембранных конструкциях, представляют собой прочные и гибкие тонкопленочные материалы, изготовленные из тканого волокнистого полотна, покрытого с обеих сторон смолой. Основным материалом полотна является полиэфирное или стекловолокно, а в качестве покрытий используются поливинилхлоридная смола (ПВХ), силикон и политетрафторэтиленовая смола (ПТФЭ). Механические свойства полотна и покрытия влияют на следующие характеристики: полотно – прочность на разрыв, сопротивление раздиранию, теплостойкость, долговечность, огнестойкость; покрытие – атмосферостойкость, грязеотталкивающие свойства, обрабатываемость, водостойкость, светопроницаемость.
Применение конструкций
Объекты культуры – выставочные центры, театры, конференц-залы, музеи, ботанические сады, аквариумы и т.д. Спортивные сооружения – стадионы, спортивные залы, фитнес-центры, бассейны, теннисные корты, баскетбольные залы и т.д. Торговые объекты – торговые центры, магазины, отели, рестораны, витрины магазинов (козырьки), торговые улицы и т.д. Транспортные объекты – аэропорты, вокзалы, автобусные остановки, платные дороги, пристани, заправочные станции, пешеходные мосты и т.д. Промышленные объекты – заводы, склады, научно-исследовательские центры, центры обработки данных, теплицы, логистические центры и т.д.
Ландшафтные объекты – входы в здания, знаковые малые архитектурные формы, пешеходные улицы, парковки и т.д.