專利名稱：充氣柱式支撐膜結構建筑的制作方法
技術領域：
充氣柱式支撐膜結構建筑
狀綱
本實用新型涉及一種充氣式膜結構，具體為充氣柱式支撐膜結構建筑。
背景技術：
膜結構的發展概況1970年在日本大阪萬國博覽會的美國館，采用了氣承式 充氣膜結構。這個擬橢圓形、軸線尺寸為140mX83. 5m的展覽館，之所以受到 結構工程師們的矚目，不但因為它是"ttt界上第一個大跨度的膜結構，而且是首 次采用了聚氯乙烯(PVC)涂層的玻璃纖維織物。這個膜結構的結構設計者是美 國的蓋格爾(D.Geiger,)與貝格爾OI.Berger)。與此同時，還有一個氣脹式 股結構用于直徑約50m的富士館。一般認為大阪博覽會出現的充氣膜結構， 標志著膜結構時代的開始。
氣承式空氣膜結構建成之后曾出過好幾次事故，說明這種結構在惡劣天氣 時維護比較困難。^F少體育館曾遭受意外的漏氣而使屋頂下癟。其中最嚴重的 —次是1985年3月在銀色穹頂發生的事故，在一場暴風雪中，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，隨之大風又吹壞了另外18塊膜材。估計當時屋面的積雪與冰最深處有 2m多厚，使屋頂上積累的皿超過100kg/m'。美國明尼阿波利斯的"大城市 穹頂"在1981年11月膜結構充氣后的三周，因為一次暴風雪在屋面上形成雪窩而下癟，其后在1982年與1983年又兩次發生過類似的事件，由此還引起了 冗長的法律訴訟。這些大大小小事故的產生，主要是由于空氣膜所特有的"袋 狀效應、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而導致膜材的破裂。在上述過程中，有時是由于熱空 氣融雪系統不足，有時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。
氣承式空氣膜結構的破壞，雖然只造成一些財產損失，并沒有人身傷亡， 但在公共建筑中發生這樣的事，還是引起了美國公眾的關注，對這種結構產生 了懷疑。即使是當初設計美國館的蓋格爾也認為空氣膜結構已到了日暮途窮的 地步，他不得不另辟蹊徑，想出了"索穹頂"這一新的結構形式來代替氣承式空 氣膜結構。1985年以后，在美國建造的體育館就再也沒有采用過空氣膜結構。
令人感到意外的是1988年日本在東京后樂園棒球場卻采用了氣承式空氣 膜結構。這個總造價達14億美元的體育館直徑為204ra，屋頂最髙點達61m， 總體積約為140萬，在構造上與以前在美國建造的空氣膜結構沒有什么差別， 其主要特點是在屋頂上采用了自動控制系統，同時屋面為雙層，其間有熱空氣 循環以融化雪。設有記錄風速、雪壓、積雪、織物變形與鋼索拉力的傳感器與 中央計算機相連接。計算機能自動進行監測并選擇最佳方法來提高內壓或消除 積雪，從而保證了膜結構的安全與體育館的正常運行。
氣承式空氣膜結構是否有前途，在美國還是一個有爭議的問題。蓋格爾的 不幸去世使他沒有機會來重新考慮這個問題，但是--些工程專家，包括蓋格爾
4事務所的一些同事，都認為不能過早地加以否定。他們認為氣承式空氣膜結構 只要維護和管理得當，特別是在少雪地區，仍不失為一種好的結構形式。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 結構所不能比擬的。此外，氣承式空氣膜，即使將建成后的使用費用算進去，
造價仍較低。當跨度大于250m時，它在經濟上的優越性更為顯著。有人算過， 如果佐治亞穹頂改用氣承式空氣膜結構，其造價可節約近--半。還有人認為膜 結構根本沒有倒塌問題，最多不過是漏氣下癟而已，修復起來也很簡單。
以上所述普通充氣膜結構建筑是由一定形狀的封閉構件組成、依靠風機 系統不斷地向其內部充氣，利用室內外的氣壓差(AP=Pi-Pe， Pi>Pe)支撐 外膜。充氣膜結構充氣后，能夠抵御一定的風、霜、雨、雪。但是普通氣承式 膜結構場館為了保證室內氣壓高于室外，必須采用大型充氣設備和發電設備、 監控設備，造價較高；必須連續充氣，能源消耗較大；在外膜遭受意外破裂漏 氣，會發生坍塌事故，使室內裝置遭破壞；由于室內高氣壓，影響人的舒適感， 當氣壓過高時，人員必須撤出。 發明內容
本實用新型的目的是提供一種充氣膜結構建筑，不需要使用大型充氣設 備和發電設備、造價較低。由于每個單體密閉氣柱的氣密性都非常高，一次充 氣后可以連續使用數月而無需充氣，從而達到節約能源的目的；本實用新型的 另一個目的是提供一種比普通充氣膜結構建筑更加穩定、安全的充氣柱式支承 膜結構建筑，使位于其中的人員較為舒適。1技術方案
一種充氣柱式支撐膜結構建筑，其特征是由多個充氣拱形氣柱并排組成 一個整體氣柱框架，每一個氣柱都是獨立氣密結構構成，用強度材料作為外 膜覆蓋在整體氣柱框架上，并與地面基礎連接形成一個建筑結構空間，每個 充氣拱形氣柱內裝有壓力信號傳感器和電控閥門并與風機及電子智能監控 裝置連接，在拱形殼體的兩端設門戶。
本實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，以便安裝門戶。
本實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。 本實用新型的特征在于拱形氣柱由兩層膜狀物構成，其內膽為氣密材料即 塑料膜，其外罩為高強度布料。 2有益效果
本實用新型與傳統充氣膜結構相比具有以下的優點 (D由充氣柱組成的整體框架結構支撐外膜無需連續充氣，省去連續工作的大 型充氣機械，大型備用發電設備，采用普通直流風機加電瓶即可運行，降 低了成本。
(D由于本實用新型是由多個充氣拱形氣柱組成的結構，所以無需連續充氣既
節省電力又降低了能源消耗。 ③對于傳統的充氣膜結構，如果外膜遭受意外破裂漏氣，會發生膜結構坍塌事故，而本實用新型是由獨立氣密充氣柱組成，即使一個氣柱漏氣其他氣 柱仍然可以支撐外膜，因此不會發生外膜坍塌現象，這一新型結構技術解 決充氣膜結構漏氣坍塌問題，從而增加了膜結構的安全性。
(D由于本實用新型膜結構場館，使室內外氣壓一致，可保證室內人員的舒適
感，同時門戶不用氣密，建造和使用都很方便。

圖i為本實用新型充氣膜結構簡單示意圖。
圖2為本實用新型俯視圖。
圖3為本實用新型電子智能監控系統示意圖。
圖4為現有的氣承式充氣膜結構運行示意圖。 如圖1、圖3所示，不實用新型由多個充氣拱形氣柱1并排組成一個整體氣柱 框架，每個氣柱都是獨立氣密結構構成，用強度材料作為外膜2覆蓋在整體氣 柱框架上，并與地面基礎連接形成一個建筑結構空間，每個充氣柱拱形氣柱內 裝有壓力信號傳感器3和電控閥門4,并與風機6及電子智能監控裝置5連接， 在拱形殼體的兩端設門戶。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，以便于安裝門戶。
圖4所示為現有的氣承式膜結構簡單示意圖，在運行 需要不斷用大型鼓 風機充氣設備61向室內送風，使其內部壓力Pi〉外部大氣壓Pe。為防止人員 出入泄漏，其門戶必須采用氣密結構。這樣才能保證其穹頂向上方拱起不致坊具體實施方式
本實用新型實施時，充氣柱的制作，充氣柱由雙層組成，內外膽是 塑料膜，外罩是高強度布料。
① 內外膽的制作先將塑料膜根據充氣柱的大小需要裁剪成片狀，用熱合 機器將片狀塑料膜連接圓筒形狀，再將多個圓筒連接成半圓拱形圓柱，將兩個 底部封底；另用高強度布料按上述步驟也做成半圓拱形圓柱，將內膽裝入其中
(像自行車輪胎)向內充氣形成一個單體半圓拱形支撐架。
② 外罩的制作外罩材料的要求強度大，防水，耐高低溫，不變形，使 用時間長；本實用新型選用的是高強滌綸絲精編雙軸向PVC涂層材料，按照 設計制作成半圓形狀的篷罩。
③ 安裝將多個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，同時給每個充氣柱充氣即可將整個外罩支撐起 來。此外，智能監控系統監控每個充氣柱的壓力，當某個氣柱壓力低于設定值 時，風機向該氣柱補氣，直至達到安全壓力。
在某些場合下，如場館形體較大，或無大風雪產生的可能性場合，可以使 氣柱之間保持一定距離，并用繩索連接和固定各個拱形氣柱，這樣可減少氣柱 用量，降低造價。
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權利要求1.一種充氣柱式支撐膜結構建筑，其特征是由多個充氣拱形氣柱并排組成一個整體氣柱框架，每一個氣柱都是獨立氣密結構構成，用強度材料作為外膜覆蓋在整體氣柱框架上，并與地面基礎連接形成一個建筑結構空間，每個充氣拱形氣柱內裝有壓力信號傳感器和電控閥門并與風機及電子智能監控裝置連接，在拱形殼體的兩端設門戶。
2. 根據權利要求1所述的充氣柱式支撐膜結構建筑，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，以便安裝門戶。
3. 根據權利要求1所述的充氣柱式支撐膜結構建筑，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. 根據權利要求1所述的充氣柱式支撐膜結構建筑，其特征在于拱形氣柱 由兩層膜狀物構成，其內膽為氣密材料即塑料膜，其外罩為高強度布料。
專利摘要本實用新型公開了一種充氣柱式支撐膜結構建筑，其特征是由多個充氣拱形氣柱并排組成一個整體氣柱框架，每一個氣柱都是獨立氣密結構構成，用強度材料作為外膜覆蓋在整體氣柱框架上，并與地面基礎連接形成一個建筑結構空間，每個充氣拱形氣柱內裝有壓力傳感器和電控閥門并與風機及電子智能監控裝置連接。其特點是內部壓力與外部壓力相同，在人員進出口安裝普通門即可。拱型密閉氣柱之間是緊密相連的，使建筑更加穩定和牢固。本實用新型的優點是無需連續充氣，省去連續工作的大型充氣機械，大型備用發電設備，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。因內外氣壓一致，不必設氣密門，也增加室內人員舒適感，避免了高氣壓時人員必須撤出的問題。
文檔編號E04H15/20GK201424857SQ20092015131
公開日2010年3月17日 申請日期2009年4月15日 優先權日2009年4月15日
發明者連亞平 申請人:連亞平