Arhitektuurse membraani struktuuri peamised omadused

Membraanstruktuuri kui ehitussüsteemi omadused sõltuvad peamiselt selle ainulaadsest vormist ja membraanimaterjali enda toimivusest. Just tänu sellele saab membraanstruktuuriga luua disainilahendusi, mida traditsiooniliste ehitussüsteemidega saavutada ei saa.
Kerge
Põhjus, miks pingutusstruktuuril on väike omakaal, on see, et see tugineb konstruktsiooni stabiilsuse säilitamiseks pigem eelpingestatud vormile kui materjalidele. Selle tulemusena on selle omakaal palju väiksem kui traditsioonilistel ehituskonstruktsioonidel, kuid sellel on hea stabiilsus. Arhitektid saavad kasutada selle kergeid ja suure ulatusega omadusi konstruktsioonidetailide kujundamiseks ja korraldamiseks ning orgaaniliselt ühtlustada selle kergeid ja stabiilseid konstruktsiooniomadusi.
Valguse läbilaskvus
Valguse läbilaskvus on tänapäevaste membraanstruktuuride üks omadusi. Membraanmaterjalide valguse läbilaskvus võib tagada hoonetele vajaliku valgustuse, mis on hoone energiasäästu seisukohalt väga oluline. See on eriti oluline mõnede ärihoonete puhul, mis nõuavad rohkem valgust ja suuremat heledust. Tänu loodusliku ja kunstliku valgustuse laiaulatuslikule kasutamisele võib membraanmaterjalide valguse läbilaskvus pakkuda arhitektuurse disaini jaoks suuremat esteetilist loomisruumi. Öösel muudab valguse läbilaskvus membraanistruktuuri valgusskulptuuriks.
Membraanmaterjalide valguse läbilaskvuse määravad selle aluskiud, kate ja värv. Standardsete membraanimaterjalide spektraalne läbilaskvus on vahemikus 10% kuni 20%, mõned membraanimaterjalid võivad ulatuda 40% -ni ja mõned membraanimaterjalid on läbipaistmatud. Membraanimaterjalide läbilaskvust ja valguse värvi valikut saab reguleerida katte värvi või pinnakihi värviga.
Membraanimaterjalide ja poolläbipaistvate soojusisolatsioonimaterjalide sobiva kombinatsiooni abil saab soojusisolatsioonikihti sisaldava mitmekihilise membraani muuta poolläbipaistvaks. Isegi kui spektraalne läbilaskvus on vaid mõne protsendipunkti, on membraankatus inimsilmale ikkagi läikiv ja poolläbipaistev, kerge katuse välimusega.
Paindlikkus
Tõmbemembraani konstruktsioonid ei ole jäigad ja deformeeruvad tuule- või lumekoormuse mõjul. Membraani struktuur kohandub deformatsiooni teel väliskoormusega. Selle protsessi käigus väheneb membraani pinna kõverusraadius koormuse suunas, kuni see suudab koormusele tõhusamalt vastu pidada.
Tõmbekonstruktsiooni paindlikkus võimaldab sellel tekitada suuri nihkeid ilma püsiva deformatsioonita. Membraanmaterjali elastsed omadused ja eelpinge tase määravad membraani struktuuri deformatsiooni ja reaktsiooni. Loodusega kohanemise paindlikud omadused võivad inspireerida inimeste arhitektuurilise disaini inspiratsiooni.
Erinevatel membraanimaterjalidel on erinev paindlikkus. Mõned membraanimaterjalid on äärmiselt elastsed ning ei pragune ega purune voltimise tõttu. Sellised materjalid on liikuvate ja teisaldatavate konstruktsioonide tõhusa realiseerimise aluseks ja eelduseks.
Skulptuurne tunne
Tõmbemembraanistruktuuri ainulaadne kumer pind annab sellele tugeva skulptuuritunde. Membraani pind saavutab isetasakaalu läbi pinge. Negatiivse Gaussi membraanipinna tõusude ja mõõnade tasakaalutunne muudab suurema struktuuri mulje, nagu see hõljuks kergelt taeva ja maa vahel, justkui oleks see gravitatsioonipiirangutest pääsenud. See skulptuurne tekstuur on põnev nii sees kui väljas.
Tõmbemembraanistruktuurid võimaldavad arhitektidel kujundada mitmesuguseid pingega isetasakaalustatud, keerulisi ja erksaid ruumivorme. Kuna valgus muutub päeva jooksul, esitab skulptuurne membraanstruktuur valguse ja varju kaudu erinevaid vorme. Päikesetõusul ja päikeseloojangul tõstab madala langemisnurgaga valgus esile katuse kumeruse ja reljeefsuse. Kui päike on apogees, heidab membraanistruktuuri voolujooneline piir maapinnale kõvera varju. Kasutades membraanimaterjali valguse läbilaskvust ja peegeldusvõimet, võib projekteeritud kunstlik valgustus muuta membraanistruktuurist ka valgusskulptuuri.
Ohutus
Kerge tõmbemembraani struktuur, mis on projekteeritud vastavalt kehtivatele riiklikele standarditele ja juhistele, on piisava ohutusega. Kerged konstruktsioonid suudavad säilitada head stabiilsust horisontaalsete koormuste, näiteks maavärinate korral.
Kuna kergkonstruktsiooni kerge kaal on kerge, siis isegi juhusliku kokkuvarisemise korral on selle oht väiksem kui traditsioonilistel ehituskonstruktsioonidel. Kui membraanikonstruktsioon on rebenenud, on konstruktsiooni paigutusega võimalik tagada, et jäigad tugielemendid, nagu mastid ja talad, ei vajuks kokku, on oht veelgi väiksem.
Membraanistruktuuri paindlikkus võimaldab tal kanda koormust kõige soodsamal kujul igasuguse koormuse korral. Loomulikult tuleks konstruktsiooni paigutus ja kuju kujundada ja kohandada vastavalt koormustingimustele. Disain peaks tagama, et membraani pind ja selle abistruktuur töötavad kooskõlastatult, et vältida jõu koondumist membraani pinnale või abistruktuurile, et jõuda konstruktsioonikahjustuse kriitilise väärtuseni.
Funktsioon
Tänu tõmbemembraanstruktuuri omadustele suudab see vastata paljudele erinevatele arhitektuursetele funktsionaalsetele nõuetele alates lihtsatest varjutatavatest konstruktsioonidest kuni suurte keerukate funktsioonidega hooneteni ning mõne funktsionaalse nõude puhul on see ainus, mis on kõige sobivam.
Ekspressiivne arhitektuurne vorm
Spetsiifiliste funktsioonidega hooneid saab väljendada kavatsuste kaudu ning tõmbemembraanstruktuuri ainulaadne välimus peegeldab hoone enda loomulikku ilu.
Need arhitektuursed vormid ise ja nendega kooskõlas olevad traditsioonilised hooned moodustavad huvitavaid maapealseid maamärke. Suurepärane membraanstruktuuri disain on struktuuri ja välimuse orgaaniline suland, mis muudab selle silmapaistvaks ja sulandub orgaaniliselt looduskeskkonna, ajaloo ja kaasaegse linnamaastikuga.
Kergekaalulisi struktuure võib vaadelda kui suuri skulptuure, mis võivad lisada ümbritsevale ruumile elujõudu ning saada ümbritseva keskkonna täienduseks ja fookuseks.
Pea vastu ilmastikumõjudele
Membraankatuste oluline funktsioon on seista vastu erinevate ilmastikumuutuste (nt päike, vihm, tuul ja lumi jne) mõjule oma siseruumile ning säilitada mugavust hoone sees. Membraanpinna vormi ja materjali valikul tuleks arvestada kõigi võimalike ilmastikutingimustega ning energiakulu vähendamiseks kasutada võimalikult palju passiivseid meetodeid nagu hoone ise.
Varjestuskonstruktsioonina saab kasutada poorseid membraane. See suudab juhtida valguse läbilaskvust ja peegeldust, nii et ruumis on hajutatud valgust, ja soodustada loomulikku ventilatsiooni, nii et katuse temperatuur on sama, mis ümbritseva keskkonna temperatuur, ja vältida allapoole suunatud soojuskiirgust.
Tuulele ja lumele vastu seismiseks peaks membraanipinna kuju muutma äravoolu sujuvaks ja mugavaks ning vältima veetaskute teket või lume kogunemist sellele. Paigaldus- ja vormimisfaasis enne eelpingestamist on tõmbemembraani struktuur nendele koormustele väga tundlik. Vihmavee ärajuhtimiseks peavad membraan ja vuugid olema tihendatud ja veekindlad, samuti peavad membraani servad olema spetsiaalselt detailsed, et vältida vihmavee tuppa sattumist.
Liikuvus ja ajutine iseloom
Veel üks silmapaistev eelis võrreldes teiste konstruktsioonidega on kergkonstruktsiooni reguleeritav mõju keskkonnale. Sellel on ka kaks olulist omadust, nimelt liikuvus ja paindlikkus.
Konstruktsiooni saab erinevates kohtades korduvalt lahti võtta ja ümber ehitada, mis on tõmbemembraani struktuuri liikuvus. See ühendab nomaadide ja väljakujunenud arhitektuuri. Membraani pehmus muudab selle hõlpsaks transportimiseks ja kiireks ehitamiseks ning tühikäigul võtab see väga vähe ruumi. See omadus muudab membraanikonstruktsiooni väga sobivaks ajutistele teisaldatavatele hoonetele, eriti äkiliste katastroofide või hädaolukordade korral ning lühikese aja jooksul on vaja peavarju suurele hulgale inimestele.
Teisalt toovad teisaldatavad membraankonstruktsioonid lisaks püsihoonetega võrreldavale mugavusele ka ehitustööstuses uue kontseptsiooni ehk majade omandi lahutamise maaomandist. Hooned pole enam kinnistavad, vaid teisaldatavad. See mobiilsus ja korduvkasutatavus on väga olulised kaasaegsete linnade arengu kiirendamisel ja teatud eripiirkondade arhitektuuriliste funktsioonide ümberkujundamisel.
Laiendatavus ja kohanemisvõime
Laiendatavaid struktuure võib vaadelda kui inimese loodud adaptiivset süsteemi, mis nagu paljud looduslikud organismid, võib vastavalt vajadustele oma vormi muuta. Nende ruumiline paigutus ja reageerimine ilmamuutustele on paindlikud ja kohanduvad. Aktiivset energiasäästu saab saavutada loomuliku valguse ja sisetemperatuuri reguleerimisega. Laiendatavad struktuurid võivad olla avatud või suletud ning nende paindlikkus võimaldab muuta ruumi omadusi. Hoolikalt kujundatud laiendatava katuse elegantne lükandus kehastab harmooniat inimese ja looduse vahel. Seda nimetatakse loominguks ning kerguse ja laiendatavuse täielik kombinatsioon moodustab "ehitusvaba maja" kontseptsiooni, mida saab realiseerida igal ajal või kohas.