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充气膜结构的建筑设计

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人气:-发表时间:2015-01-08 11:34【

  充气膜结构系统具有与张拉膜不同的系统,除应考虑上述各项因素外,还需注意充气膜结构的充气机械系统、控制与监控系统、电设计系统和进出口系统。

充气机械系统
  对充气膜结构,机械系统是必不可少的组成部分,要提供充气动力,使膜面逐渐膨胀成稳定形态;另外,维持正常气压变化范围内膜面稳定工作的动力与控制。充气系统包括风扇、电动机、控制设备、管线等,根据建筑具体情况,如建筑容积、平面与空间形体、风荷载、雪荷载等,选择电动机功率、风扇型号(形式)、管槽线通量,以及相应优化配置、整体布置。充气系统要有足够的冗余安全度,当某一风扇或电动机失效时,控制系统能激活备用系统,使整个充气系统能连续充气,维持膜内正常工作气压。大型工程具有更高设计冗余度,需要多套冗余备用系统。冗余系统的实现并非普通简单系统的重复加倍,而是分主要设备和应急设备,提高应急系统安全度。
  充气能力指充气系统保证建筑正常使用提供空气以维持内部气压的至大能力。先应能保证至大设计气压,另外,还须满足内部空气质量,即必要的排气、排烟系统,以及考虑各种管槽等导致的气压损失,如冷热系统、气闸、天窗、排气孔、屋面膜锚固系统以及膜面渗气性等。充气膜内外压力是一个动态平衡系统,由于各种因素导致内部空气外渗和必要的保证空气质量换气,充气控制系统须是一个自适应系统,气压减小到特定水平就须继续充气,但大气压不能超过大设计气压。
  风扇是充气系统的重要组成部分,适用性、耐久性、稳定性是关键。风扇须能连续运转,具有长期稳定性。电动机能在必要转速范围内长期运行或刹车止动,扇叶出口、入口及转子宜设置保护,避免异物进入。在关闭电源或失效时,风扇具有自锁功能,防止空气逸出。
新萄京4473  充气系统管道要避免自然天气、地震、认为碰撞损坏,以及堵塞,有效传输空气。进气口要避免雪、冰、洪水、杂物等堵塞,以及毒气、烟尘、不健康气体吸入。   对大型公共建筑,避免室内有害物质聚集,污染空气,需要设计必要的换气排气机械系统。另外,对重雪载地区,为减小雪荷载对结构整体设计的影响,需设计融雪机械系统。

控制与监测统
  充气膜结构建筑是由内外的气压差维持膜结构的稳定形态,并承受外荷载与作用,而压力差处于动态变化中,须采用一套有效的监测和控制系统,监测并控制气压变化。控制系统分人工控制、自动控制系统。气压自动控制系统就是维持膜内气压稳定的自适应控制系统,可保证结构在设计外荷载和正常工作条件下稳定的结构性能。人工控制是通过人员调整内部气压,保证结构形态的一种简单控制方法。大小工程一般采用自动控制系统,可结合人工控制。控制系统的复杂成都、造价应与建筑大小、用途一致。有的中小工程可容许出现膜屋面塌落,有的工程出现塌落将导致生命或财产重大损失。设计者应与业主、主管部门等讨论采取合理监测与控制系统。
新萄京4473  自动控制系统包括控制板设计、控制优先级、报警系统。控制板设计需提供操作者所有关于结构状态控制安全信息,如内部气压、高度等状态参数。在正常使用状态,一般内部气压控制优先于建筑形体和内部建筑空间。在充气成形过程,建筑形体(高程控制点)控制优先。当建筑状态变化超出设计临界状态,如内部气压、屋面膜高程出现不正常,报警系统能有效向操作维护人员发出警报信息。

电设计系统
新萄京4473  充气膜结构建筑一般电设计与普通建筑电设计原则一致,如照明电功率、布线、避雷系统等,有两点需注意:一,照明电设计净空(照明高度)。因膜面形态(净空)随内部气压、外荷载(风、雪等)动态变化,为保护膜面不被碰撞、接触伤害,应按照使用荷载和正常工作内部气压下膜面挠度的2倍为建筑参照形态,以此为基准确定照明设计净空。二,大型充气膜结构建筑充气系统要求至少一套备用电源系统,以保证充气系统任何时候不间断充气,至少能保证至低充气量。小型充气膜结构建筑,如支承结构为单层民用建筑(小于3.0m),当排气缩小指数小于1.0时,膜面可不由内部气压维持其形态,可由其他措施维持平衡,如临时支撑等,此时可不设备用电源系统。

进出口系统
  气承式膜建筑进出口系统不同于一般建筑的进出口,是重要的结构边界。首先,门框支承结构能承受各种荷载组合,具有足够设计强度和刚度;另外,在设计至大工作气压时,出入通道门的扇叶承受较大气压力,需保证能有效开启运转。进出口通道包括人员、交通工具、设备通道。
新萄京4473  人员入口可为椭圆形转门,或者具有空气自锁能力、可维持气压平衡的门。交通工具或设备通道比较大,需满足交通工具、设备进出,以及维持空气自锁,可采用类似船闸的双层门,前后两座门自动错位开启。此外,进出口通道设计尚应符合一般建筑规范要求,根据人流量、疏散时间等,确定合理的出入口数量、大小、平面布置。

此文关键字:充气膜结构

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