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出版者:Prestel Pub

作者:Koch, Klaus-Michael/ Koch, Klaus-Michael (EDT)/ Habermann, Karl J.

出品人:

页数:224

译者:

出版时间:20040501

价格:90

装帧:HRD

isbn号码:9783791330495

丛书系列:

图书标签:

• 膜结构
• 结构工程
• 建筑材料
• 建筑设计
• 轻型结构
• 空间结构
• 膜材料
• 张拉整体
• 现代建筑
• 工程结构

《膜结构：建筑的轻盈与创新》 本书并非关于“Membrane Structures”这一具体图书的介绍，而是旨在探讨膜结构这一建筑形式所蕴含的丰富内涵、技术演进、设计理念以及其在当代建筑语境中的重要地位。我们将深入剖析膜结构如何以其独特的材料属性和建造方式，为现代建筑设计带来了前所未有的轻盈感、空间自由度以及对环境的友好回应。 一、膜结构的核心特质与原理 膜结构，顾名思义，是以柔性膜材作为主要承重构件的建筑形式。其核心在于利用膜材的拉伸强度和预张力来抵抗外荷载。与传统的梁、柱、墙等刚性承重体系不同，膜结构通过曲面的造型和膜材本身的张力状态来维持结构的稳定。这种“以柔克刚”的设计哲学，使得膜结构在空间形态上拥有极大的自由度，能够轻松实现跨度大、造型优美、充满动感的建筑空间。 材料的革命： 膜结构的发展离不开高性能膜材的进步。从早期的油布、帆布，到现代的聚酯纤维、玻璃纤维基材，再到覆盖有PVC、PTFE、ETFE等涂层的柔性材料，每一种新材料的出现都为膜结构带来了更强的耐久性、耐候性、防火性以及更优异的光学和热学性能。例如，ETFE（乙烯-四氟乙烯共聚物）膜材以其卓越的透光性、自洁性和低摩擦系数，在许多标志性建筑中得到了广泛应用，创造出明亮、通透且节能的室内环境。 张力与预应力的运用： 膜结构的稳定性并非来自于自身的刚度，而是来自于膜材内部施加的预应力。通过精密的计算和控制，在膜材的安装过程中施加预张力，使其形成稳定的空间曲面。这种预应力体系能够有效地分散和传递荷载，使膜结构即使在承受风、雪等外力时也能保持结构的整体性和稳定性。张力分析和结构模拟是膜结构设计中的关键环节，需要精确的力学计算来确保结构的安全性与合理性。 形态的无限可能： 膜结构最引人注目的特点之一便是其丰富的空间形态。从简单的单曲面、双曲面，到复杂的充气膜结构、索膜结构，膜结构可以呈现出流畅的曲线、起伏的波浪、甚至如同“帐篷”般灵动飘逸的造型。这种形态上的多样性，不仅满足了建筑的功能需求，更赋予了建筑艺术的生命力，使其成为城市景观中的亮点。 二、膜结构在现代建筑中的应用与价值 膜结构凭借其独特的优势，已广泛应用于各类建筑项目中，从体育场馆、展览中心，到交通枢纽、商业建筑，乃至住宅和景观小品，都留下了膜结构的身影。 大跨度空间解决方案： 膜结构能够实现远超传统建筑结构的无柱大跨度空间，为体育场馆、会展中心等需要广阔开放空间的建筑提供了理想的解决方案。例如，许多现代化的体育场馆都采用了大跨度膜结构屋盖，为观众提供了无遮挡的视野，也为比赛场地创造了更佳的环境。 轻盈灵动的建筑姿态： 膜结构轻质的特性，使得建筑本体对地基的承载要求较低，也方便了现场的安装与施工。同时，其轻盈的质感赋予建筑一种飘逸、灵动的美感，仿佛能够“悬浮”于空中，为城市的天际线增添了独特的韵味。 节能与环保的理念： 许多膜材具有优异的隔热、保温和透光性能，能够有效减少建筑的能源消耗。特别是ETFE等透明或半透明膜材，能够引入自然光，减少人工照明的需求，降低建筑的运行成本。同时，膜结构材料的生产和施工过程相对高效，对环境的扰动较小，符合可持续发展的建筑理念。 独特的审美体验： 膜结构所创造的曲面形态、光影变化以及材料本身的通透感，为使用者提供了独特的视觉和空间体验。在阳光下，膜结构能够折射出柔和的光线，在夜晚，内部的光源能够穿透膜材，形成令人惊叹的夜景效果。这种对光、形、材的巧妙运用，是膜结构艺术魅力的集中体现。 三、膜结构的技术挑战与未来展望 尽管膜结构在建筑领域展现出巨大的潜力，但也面临着一些技术挑战，例如： 精确的计算与模拟： 膜结构的稳定性高度依赖于精确的力学计算和预应力控制。如何更精确地模拟膜材在各种荷载下的变形和应力分布，是持续研究的课题。 耐久性与维护： 尽管现代膜材的耐久性已得到显著提升，但长期的紫外线照射、环境污染以及人为破坏仍可能对其性能产生影响。如何提高膜材的抗老化能力，并建立有效的维护和修复体系，是保证膜结构长久生命力的关键。 防火与安全： 膜材的防火性能是评估其安全性的重要指标。需要不断开发和改进具有更高防火等级的膜材，并结合合理的结构设计，确保膜结构建筑的消防安全。 智能化与集成化： 未来，膜结构的设计和施工有望与智能化技术更紧密地结合。例如，利用先进的传感器技术监测膜结构的健康状况，或将智能控制系统集成到充气膜结构中，以响应环境变化。 展望未来，膜结构作为一种极具潜力和创新性的建筑形式，将继续在建筑设计领域发挥重要作用。随着新材料的不断涌现、计算技术的日益精进以及对可持续发展理念的深入追求，膜结构必将以更加轻盈、高效、智能和富有艺术感的方式，塑造我们的居住和生活空间，为人类创造更多美好的建筑奇迹。

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阅读这本书的过程，让我深刻体会到“膜结构”这个词汇背后隐藏的巨大工程深度。我原本以为这会是一本关于美学和轻盈感的书籍，毕竟膜结构在建筑外观上常常给人这种印象。但这本书完全颠覆了我的预期，它更像是一本关于“结构力学在极端条件下如何保持稳定”的硬核著作。书中关于风致振动和空气动力学耦合效应的章节尤其让人头疼，它详细描述了流场如何与柔性结构相互作用，并可能导致灾难性的失稳。我试图寻找一些关于材料选择的实用指南，比如哪种PVDF涂层更耐紫外线，或者哪种ETFE膜更适合采光，但这些信息要么被一笔带过，要么就隐藏在冗长的数据表格中，缺乏系统性的比较分析。这本书的作者显然更倾向于理论的普适性而非具体产品的应用指南。它更像是在构建一个关于膜结构行为的、完美的数学框架，而框架内的实际“砖块”——那些具体的材料和施工方法——似乎只是次要的脚注。

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这本书的插图和图表质量极高，这一点我必须赞扬。然而，这些精美的图形似乎都是为了支撑那些极其复杂的理论推导，而不是为了帮助非专业读者理解基本概念。那些关于应力分布的彩色云图、各种拓扑形状的力学响应曲线，清晰得无可挑剔，但它们所揭示的内在物理意义对我而言却是晦涩难懂的。我原本期待看到一些实际工程案例的剖析，比如某个标志性建筑的膜结构是如何克服自然条件挑战的，或者在施工阶段有哪些关键的张拉工艺需要注意。这本书虽然提及了案例，但它们更多地是作为数学模型的验证对象，而不是作为具有实际操作指导意义的经验分享。例如，当提到某一复杂曲面的设计时，作者迅速跳跃到了微分几何和曲率张量的计算，完全忽略了在实际施工中，如何将这种理想化的几何形状精确地转化到工地上使用的切割图纸上。对于一个关注“如何建起来”的人来说，这本书的重点似乎完全放在了“如何算出来”上，而且是那种用最尖端数学工具算出来的结果。

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坦白说，这本书的阅读体验更接近于攻克一座学术难关，而不是享受知识的乐趣。我翻阅了它关于“几何非线性和材料非线性”的章节，里面的内容涉及到了增量法的应用和迭代求解的收敛性判断，这些都是研究生层次的课题了。我特别希望找到一些关于可持续性和绿色建筑方面的讨论，毕竟膜结构以其轻量化和高效利用空间而著称。然而，这本书似乎将重点放在了结构本身的安全性、刚度和精确受力分析上，对于环境影响、生命周期评估（LCA）或者未来膜材料的发展趋势着墨不多。它提供的知识密度极高，但对于希望将这些知识转化为实际项目决策的工程师来说，可能会觉得信息组织上缺乏“可操作性”。这本书就像是一台精密的手术刀，它的刀刃极其锋利且精确，但对于一个只想包扎伤口的外行来说，这把刀显得过于复杂和难以驾驭。我最终放弃了从头到尾精读的念头，决定把它当作一本参考工具书，只在遇到特定的、极其复杂的计算难题时，才敢去翻阅其中某几个章节，希望从中找到那些只有顶尖专家才会使用的解析方法。

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这本《膜结构》的厚度着实让人望而生畏，拿到手里沉甸甸的，感觉像是捧着一本百科全书。我原本是想找一本可以快速入门、了解基础概念的书，但显然我找错了目标。这本书更像是为那些已经在结构工程领域深耕多年的专业人士准备的“武功秘籍”。它似乎把膜结构从材料科学的微观世界，一直讲到了宏观结构设计、风洞试验的复杂模拟，甚至还涉及到了施工和维护的疑难杂症。随便翻开一页，充斥着大量的专业术语、复杂的数学公式和密密麻麻的图表，我努力想从中找出一些可以理解的逻辑线索，比如“一个简单的悬挑结构该如何设计？”或者“常见的膜材种类有哪些优缺点？”然而，这些基础的疑问很快就被更深层次的荷载分析、非线性动力学响应、以及复杂的边界条件处理给淹没了。我感觉自己就像一个刚学走路的孩子，被直接扔进了一场高级的学术研讨会，只能听懂只言片语，更多的是被那些精密的计算和详尽的案例所震慑。对于一个初学者来说，这本书的门槛实在是太高了，它不是一本导读，更像是一本活生生的、未经简化的技术标准手册，要求读者具备深厚的工程力学背景才能真正领会其精髓。阅读过程更像是一场挑战耐力的马拉松，而非知识的轻松汲取。

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我花了整个周末试图啃完前三章，结果却是头晕眼花，不得不承认，我的知识储备和这本书的深度完全不匹配。这本书的叙事方式极其严谨，几乎没有使用任何可以缓解阅读疲劳的类比或生活化的例子。它采用的是一种教科书式的、层层递进的论证结构，每一个结论都建立在前一个复杂推导的基础之上。比如，当它讨论到膜结构的预应力状态时，它没有用简单的拉力或张力来解释，而是深入到了张拉的几何形状如何影响稳定性和能量最小化原理。我试图对照网上的一些基础概念视频来辅助理解，但发现书中的细节远远超出了那些视频的范畴。它对计算模型和有限元分析的描述详尽到令人发指，似乎每一根线、每一个节点上的受力都需要进行极其细致的数学分解。我特别想知道如何处理雨水和雪荷载对膜面形状的影响，因为这是我日常生活中最常注意到的现象，但书中更多的是将这些环境因素抽象化为复杂的随机荷载模型，着重于如何用这些模型进行数学求解，而不是直观地展示这些荷载是如何在实际项目中造成可见的形变或失效。这本书绝对是给那些需要写规范和进行前沿研究的工程师准备的，它拒绝一切妥协的简化。

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