專利名稱：充氣柱式支撐膜結(jié)構(gòu)建筑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
充氣柱式支撐膜結(jié)構(gòu)建筑
狀綱
本實(shí)用新型涉及一種充氣式膜結(jié)構(gòu)，具體為充氣柱式支撐膜結(jié)構(gòu)建筑。
背景技術(shù)：
膜結(jié)構(gòu)的發(fā)展概況1970年在日本大阪萬(wàn)國(guó)博覽會(huì)的美國(guó)館，采用了氣承式 充氣膜結(jié)構(gòu)。這個(gè)擬橢圓形、軸線尺寸為140mX83. 5m的展覽館，之所以受到 結(jié)構(gòu)工程師們的矚目，不但因?yàn)樗?ttt界上第一個(gè)大跨度的膜結(jié)構(gòu)，而且是首 次采用了聚氯乙烯(PVC)涂層的玻璃纖維織物。這個(gè)膜結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者是美 國(guó)的蓋格爾(D.Geiger,)與貝格爾OI.Berger)。與此同時(shí)，還有一個(gè)氣脹式 股結(jié)構(gòu)用于直徑約50m的富士館。一般認(rèn)為大阪博覽會(huì)出現(xiàn)的充氣膜結(jié)構(gòu)， 標(biāo)志著膜結(jié)構(gòu)時(shí)代的開(kāi)始。
氣承式空氣膜結(jié)構(gòu)建成之后曾出過(guò)好幾次事故，說(shuō)明這種結(jié)構(gòu)在惡劣天氣 時(shí)維護(hù)比較困難。^F少體育館曾遭受意外的漏氣而使屋頂下癟。其中最嚴(yán)重的 —次是1985年3月在銀色穹頂發(fā)生的事故，在一場(chǎng)暴風(fēng)雪中，由于外墻一大 塊金屬墻板被扯掉，使100塊屋面膜材中有7塊被撕裂，砸壞了下面的欄桿與
座位，隨之大風(fēng)又吹壞了另外18塊膜材。估計(jì)當(dāng)時(shí)屋面的積雪與冰最深處有 2m多厚，使屋頂上積累的皿超過(guò)100kg/m'。美國(guó)明尼阿波利斯的"大城市 穹頂"在1981年11月膜結(jié)構(gòu)充氣后的三周，因?yàn)橐淮伪╋L(fēng)雪在屋面上形成雪窩而下癟，其后在1982年與1983年又兩次發(fā)生過(guò)類似的事件，由此還引起了 冗長(zhǎng)的法律訴訟。這些大大小小事故的產(chǎn)生，主要是由于空氣膜所特有的"袋 狀效應(yīng)、即膜表面上一旦積累了一些冰雪引起下凹，而下凹又招致了更多的冰 雪，這樣就造成惡性循環(huán)而導(dǎo)致膜材的破裂。在上述過(guò)程中，有時(shí)是由于熱空 氣融雪系統(tǒng)不足，有時(shí)是由于其中空氣加壓控制失靈，甚至是管理人員操作上 的失誤，終于釀成事故。
氣承式空氣膜結(jié)構(gòu)的破壞，雖然只造成一些財(cái)產(chǎn)損失，并沒(méi)有人身傷亡， 但在公共建筑中發(fā)生這樣的事，還是引起了美國(guó)公眾的關(guān)注，對(duì)這種結(jié)構(gòu)產(chǎn)生 了懷疑。即使是當(dāng)初設(shè)計(jì)美國(guó)館的蓋格爾也認(rèn)為空氣膜結(jié)構(gòu)已到了日暮途窮的 地步，他不得不另辟蹊徑，想出了"索穹頂"這一新的結(jié)構(gòu)形式來(lái)代替氣承式空 氣膜結(jié)構(gòu)。1985年以后，在美國(guó)建造的體育館就再也沒(méi)有采用過(guò)空氣膜結(jié)構(gòu)。
令人感到意外的是1988年日本在東京后樂(lè)園棒球場(chǎng)卻采用了氣承式空氣 膜結(jié)構(gòu)。這個(gè)總造價(jià)達(dá)14億美元的體育館直徑為204ra，屋頂最髙點(diǎn)達(dá)61m， 總體積約為140萬(wàn)，在構(gòu)造上與以前在美國(guó)建造的空氣膜結(jié)構(gòu)沒(méi)有什么差別， 其主要特點(diǎn)是在屋頂上采用了自動(dòng)控制系統(tǒng)，同時(shí)屋面為雙層，其間有熱空氣 循環(huán)以融化雪。設(shè)有記錄風(fēng)速、雪壓、積雪、織物變形與鋼索拉力的傳感器與 中央計(jì)算機(jī)相連接。計(jì)算機(jī)能自動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)并選擇最佳方法來(lái)提高內(nèi)壓或消除 積雪，從而保證了膜結(jié)構(gòu)的安全與體育館的正常運(yùn)行。
氣承式空氣膜結(jié)構(gòu)是否有前途，在美國(guó)還是一個(gè)有爭(zhēng)議的問(wèn)題。蓋格爾的 不幸去世使他沒(méi)有機(jī)會(huì)來(lái)重新考慮這個(gè)問(wèn)題，但是--些工程專家，包括蓋格爾
4事務(wù)所的一些同事，都認(rèn)為不能過(guò)早地加以否定。他們認(rèn)為氣承式空氣膜結(jié)構(gòu) 只要維護(hù)和管理得當(dāng)，特別是在少雪地區(qū)，仍不失為一種好的結(jié)構(gòu)形式。圓弧 形的屋頂加上半透明的膜材，使人宛如置身于天空之下，這也是其他類型屋蓋 結(jié)構(gòu)所不能比擬的。此外，氣承式空氣膜，即使將建成后的使用費(fèi)用算進(jìn)去，
造價(jià)仍較低。當(dāng)跨度大于250m時(shí)，它在經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)越性更為顯著。有人算過(guò)， 如果佐治亞穹頂改用氣承式空氣膜結(jié)構(gòu)，其造價(jià)可節(jié)約近--半。還有人認(rèn)為膜 結(jié)構(gòu)根本沒(méi)有倒塌問(wèn)題，最多不過(guò)是漏氣下癟而已，修復(fù)起來(lái)也很簡(jiǎn)單。
以上所述普通充氣膜結(jié)構(gòu)建筑是由一定形狀的封閉構(gòu)件組成、依靠風(fēng)機(jī) 系統(tǒng)不斷地向其內(nèi)部充氣，利用室內(nèi)外的氣壓差(AP=Pi-Pe， Pi>Pe)支撐 外膜。充氣膜結(jié)構(gòu)充氣后，能夠抵御一定的風(fēng)、霜、雨、雪。但是普通氣承式 膜結(jié)構(gòu)場(chǎng)館為了保證室內(nèi)氣壓高于室外，必須采用大型充氣設(shè)備和發(fā)電設(shè)備、 監(jiān)控設(shè)備，造價(jià)較高；必須連續(xù)充氣，能源消耗較大；在外膜遭受意外破裂漏 氣，會(huì)發(fā)生坍塌事故，使室內(nèi)裝置遭破壞；由于室內(nèi)高氣壓，影響人的舒適感， 當(dāng)氣壓過(guò)高時(shí)，人員必須撤出。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種充氣膜結(jié)構(gòu)建筑，不需要使用大型充氣設(shè) 備和發(fā)電設(shè)備、造價(jià)較低。由于每個(gè)單體密閉氣柱的氣密性都非常高，一次充 氣后可以連續(xù)使用數(shù)月而無(wú)需充氣，從而達(dá)到節(jié)約能源的目的；本實(shí)用新型的 另一個(gè)目的是提供一種比普通充氣膜結(jié)構(gòu)建筑更加穩(wěn)定、安全的充氣柱式支承 膜結(jié)構(gòu)建筑，使位于其中的人員較為舒適。1技術(shù)方案
一種充氣柱式支撐膜結(jié)構(gòu)建筑，其特征是由多個(gè)充氣拱形氣柱并排組成 一個(gè)整體氣柱框架，每一個(gè)氣柱都是獨(dú)立氣密結(jié)構(gòu)構(gòu)成，用強(qiáng)度材料作為外 膜覆蓋在整體氣柱框架上，并與地面基礎(chǔ)連接形成一個(gè)建筑結(jié)構(gòu)空間，每個(gè) 充氣拱形氣柱內(nèi)裝有壓力信號(hào)傳感器和電控閥門(mén)并與風(fēng)機(jī)及電子智能監(jiān)控 裝置連接，在拱形殼體的兩端設(shè)門(mén)戶。
本實(shí)用新型的特征在于位于拱形氣柱框架兩端的拱形氣柱，其寬度和高度 漸縮，以便安裝門(mén)戶。
本實(shí)用新型的特征在于使拱形氣柱之間保持一定距離，用繩索加以固定。 本實(shí)用新型的特征在于拱形氣柱由兩層膜狀物構(gòu)成，其內(nèi)膽為氣密材料即 塑料膜，其外罩為高強(qiáng)度布料。 2有益效果
本實(shí)用新型與傳統(tǒng)充氣膜結(jié)構(gòu)相比具有以下的優(yōu)點(diǎn) (D由充氣柱組成的整體框架結(jié)構(gòu)支撐外膜無(wú)需連續(xù)充氣，省去連續(xù)工作的大 型充氣機(jī)械，大型備用發(fā)電設(shè)備，采用普通直流風(fēng)機(jī)加電瓶即可運(yùn)行，降 低了成本。
(D由于本實(shí)用新型是由多個(gè)充氣拱形氣柱組成的結(jié)構(gòu)，所以無(wú)需連續(xù)充氣既
節(jié)省電力又降低了能源消耗。 ③對(duì)于傳統(tǒng)的充氣膜結(jié)構(gòu)，如果外膜遭受意外破裂漏氣，會(huì)發(fā)生膜結(jié)構(gòu)坍塌事故，而本實(shí)用新型是由獨(dú)立氣密充氣柱組成，即使一個(gè)氣柱漏氣其他氣 柱仍然可以支撐外膜，因此不會(huì)發(fā)生外膜坍塌現(xiàn)象，這一新型結(jié)構(gòu)技術(shù)解 決充氣膜結(jié)構(gòu)漏氣坍塌問(wèn)題，從而增加了膜結(jié)構(gòu)的安全性。
(D由于本實(shí)用新型膜結(jié)構(gòu)場(chǎng)館，使室內(nèi)外氣壓一致，可保證室內(nèi)人員的舒適
感，同時(shí)門(mén)戶不用氣密，建造和使用都很方便。

圖i為本實(shí)用新型充氣膜結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單示意圖。
圖2為本實(shí)用新型俯視圖。
圖3為本實(shí)用新型電子智能監(jiān)控系統(tǒng)示意圖。
圖4為現(xiàn)有的氣承式充氣膜結(jié)構(gòu)運(yùn)行示意圖。 如圖1、圖3所示，不實(shí)用新型由多個(gè)充氣拱形氣柱1并排組成一個(gè)整體氣柱 框架，每個(gè)氣柱都是獨(dú)立氣密結(jié)構(gòu)構(gòu)成，用強(qiáng)度材料作為外膜2覆蓋在整體氣 柱框架上，并與地面基礎(chǔ)連接形成一個(gè)建筑結(jié)構(gòu)空間，每個(gè)充氣柱拱形氣柱內(nèi) 裝有壓力信號(hào)傳感器3和電控閥門(mén)4,并與風(fēng)機(jī)6及電子智能監(jiān)控裝置5連接， 在拱形殼體的兩端設(shè)門(mén)戶。如圖2所示，位于拱形框架兩端的拱形氣柱11，其 寬度和高度漸縮，以便于安裝門(mén)戶。
圖4所示為現(xiàn)有的氣承式膜結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單示意圖，在運(yùn)行 需要不斷用大型鼓 風(fēng)機(jī)充氣設(shè)備61向室內(nèi)送風(fēng)，使其內(nèi)部壓力Pi〉外部大氣壓Pe。為防止人員 出入泄漏，其門(mén)戶必須采用氣密結(jié)構(gòu)。這樣才能保證其穹頂向上方拱起不致坊具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型實(shí)施時(shí)，充氣柱的制作，充氣柱由雙層組成，內(nèi)外膽是 塑料膜，外罩是高強(qiáng)度布料。
① 內(nèi)外膽的制作先將塑料膜根據(jù)充氣柱的大小需要裁剪成片狀，用熱合 機(jī)器將片狀塑料膜連接圓筒形狀，再將多個(gè)圓筒連接成半圓拱形圓柱，將兩個(gè) 底部封底；另用高強(qiáng)度布料按上述步驟也做成半圓拱形圓柱，將內(nèi)膽裝入其中
(像自行車輪胎)向內(nèi)充氣形成一個(gè)單體半圓拱形支撐架。
② 外罩的制作外罩材料的要求強(qiáng)度大，防水，耐高低溫，不變形，使 用時(shí)間長(zhǎng)；本實(shí)用新型選用的是高強(qiáng)滌綸絲精編雙軸向PVC涂層材料，按照 設(shè)計(jì)制作成半圓形狀的篷罩。
③ 安裝將多個(gè)制作好的單體充氣柱排好放在地面，在將外罩放在其上， 并將外罩四邊與地面固定好，同時(shí)給每個(gè)充氣柱充氣即可將整個(gè)外罩支撐起 來(lái)。此外，智能監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控每個(gè)充氣柱的壓力，當(dāng)某個(gè)氣柱壓力低于設(shè)定值 時(shí)，風(fēng)機(jī)向該氣柱補(bǔ)氣，直至達(dá)到安全壓力。
在某些場(chǎng)合下，如場(chǎng)館形體較大，或無(wú)大風(fēng)雪產(chǎn)生的可能性場(chǎng)合，可以使 氣柱之間保持一定距離，并用繩索連接和固定各個(gè)拱形氣柱，這樣可減少氣柱 用量，降低造價(jià)。
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權(quán)利要求1.一種充氣柱式支撐膜結(jié)構(gòu)建筑，其特征是由多個(gè)充氣拱形氣柱并排組成一個(gè)整體氣柱框架，每一個(gè)氣柱都是獨(dú)立氣密結(jié)構(gòu)構(gòu)成，用強(qiáng)度材料作為外膜覆蓋在整體氣柱框架上，并與地面基礎(chǔ)連接形成一個(gè)建筑結(jié)構(gòu)空間，每個(gè)充氣拱形氣柱內(nèi)裝有壓力信號(hào)傳感器和電控閥門(mén)并與風(fēng)機(jī)及電子智能監(jiān)控裝置連接，在拱形殼體的兩端設(shè)門(mén)戶。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的充氣柱式支撐膜結(jié)構(gòu)建筑，其特征在于位于拱形 氣柱框架兩端的拱形氣柱，其寬度和高度漸縮，以便安裝門(mén)戶。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的充氣柱式支撐膜結(jié)構(gòu)建筑，其特征在于使拱形氣 柱之間保持一定距離，用繩索加以固定。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的充氣柱式支撐膜結(jié)構(gòu)建筑，其特征在于拱形氣柱 由兩層膜狀物構(gòu)成，其內(nèi)膽為氣密材料即塑料膜，其外罩為高強(qiáng)度布料。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種充氣柱式支撐膜結(jié)構(gòu)建筑，其特征是由多個(gè)充氣拱形氣柱并排組成一個(gè)整體氣柱框架，每一個(gè)氣柱都是獨(dú)立氣密結(jié)構(gòu)構(gòu)成，用強(qiáng)度材料作為外膜覆蓋在整體氣柱框架上，并與地面基礎(chǔ)連接形成一個(gè)建筑結(jié)構(gòu)空間，每個(gè)充氣拱形氣柱內(nèi)裝有壓力傳感器和電控閥門(mén)并與風(fēng)機(jī)及電子智能監(jiān)控裝置連接。其特點(diǎn)是內(nèi)部壓力與外部壓力相同，在人員進(jìn)出口安裝普通門(mén)即可。拱型密閉氣柱之間是緊密相連的，使建筑更加穩(wěn)定和牢固。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需連續(xù)充氣，省去連續(xù)工作的大型充氣機(jī)械，大型備用發(fā)電設(shè)備，降低了成本也降低了電力等能源消耗并使建筑更加安全與耐用。因內(nèi)外氣壓一致，不必設(shè)氣密門(mén)，也增加室內(nèi)人員舒適感，避免了高氣壓時(shí)人員必須撤出的問(wèn)題。
文檔編號(hào)E04H15/20GK201424857SQ20092015131
公開(kāi)日2010年3月17日 申請(qǐng)日期2009年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月15日
發(fā)明者連亞平 申請(qǐng)人:連亞平