Les principales caractéristiques de la structure membranaire architecturale

Les caractéristiques de la structure membranaire en tant que système de construction dépendent principalement de sa forme unique et des performances du matériau membranaire lui-même. C'est précisément pour cette raison que la structure membranaire peut créer des solutions de conception qui ne peuvent pas être obtenues par les systèmes de construction traditionnels.
Poids léger
La raison pour laquelle la structure tendue a un faible poids propre est qu'elle repose sur la forme précontrainte plutôt que sur les matériaux pour maintenir la stabilité de la structure. Par conséquent, son poids propre est bien inférieur à celui des structures de construction traditionnelles, mais elle présente une bonne stabilité. Les architectes peuvent utiliser ses caractéristiques de légèreté et de grande portée pour concevoir et organiser les détails structurels, et unifier de manière organique ses caractéristiques structurelles légères et stables.
Transmission de la lumière
La transmission de la lumière est l'une des caractéristiques des structures à membrane modernes. La transmission de la lumière des matériaux à membrane peut fournir l'éclairage nécessaire aux bâtiments, ce qui est très important pour la conservation de l'énergie des bâtiments. Cela est particulièrement important pour certains bâtiments commerciaux qui nécessitent plus de lumière et une luminosité élevée. Grâce à l'utilisation complète de l'éclairage naturel et artificiel, la transmission de la lumière des matériaux à membrane peut offrir un espace de création esthétique plus large pour la conception architecturale. La nuit, la transmission de la lumière transforme la structure à membrane en une sculpture lumineuse.
La transmittance lumineuse des matériaux membranaires est déterminée par la fibre de base, le revêtement et la couleur. La transmittance spectrale des matériaux membranaires standard est comprise entre 10 % et 20 %, certains matériaux membranaires peuvent atteindre 40 % et certains matériaux membranaires sont opaques. La transmittance des matériaux membranaires et le choix de la couleur de la lumière peuvent être ajustés par la couleur du revêtement ou la couleur de la couche de surface.
Grâce à la combinaison appropriée de matériaux de membrane et de matériaux d'isolation thermique translucides, la membrane multicouche contenant la couche d'isolation thermique peut être rendue translucide. Même si la transmittance spectrale n'est que de quelques points de pourcentage, le toit à membrane reste brillant et translucide à l'œil nu, avec l'apparence d'un toit léger.
La flexibilité
Les structures de membranes tendues ne sont pas rigides et se déforment sous l'action des charges de vent ou de neige. La structure de la membrane s'adapte à la charge externe par déformation. Dans ce processus, le rayon de courbure de la surface de la membrane dans le sens de la charge diminue jusqu'à ce qu'elle puisse résister plus efficacement à la charge.
La flexibilité de la structure tendue lui permet de produire de grands déplacements sans déformation permanente. Les propriétés élastiques et le niveau de précontrainte du matériau de la membrane déterminent la déformation et la réponse de la structure de la membrane. Les caractéristiques flexibles d'adaptation à la nature peuvent inspirer l'inspiration de la conception architecturale des gens.
Les différents matériaux de membrane présentent une flexibilité différente. Certains matériaux de membrane sont extrêmement flexibles et ne se fissurent ni ne se cassent en raison du pliage. Ces matériaux constituent la base et la condition préalable à la réalisation efficace de structures mobiles et déployables.
Sens sculptural
La surface incurvée unique de la structure de la membrane tendue lui confère une forte sensation sculpturale. La surface de la membrane atteint son équilibre grâce à la tension. La sensation d'équilibre des hauts et des bas de la surface de la membrane gaussienne négative donne à la structure plus grande l'impression de flotter légèrement entre le ciel et la terre, comme si elle avait échappé aux contraintes de la gravité. Cette texture sculpturale est passionnante aussi bien à l'intérieur qu'à l'extérieur.
Les structures à membrane tendue permettent aux architectes de concevoir une variété de formes spatiales complexes et vivantes, équilibrées par la tension. Au fur et à mesure que la lumière change au cours de la journée, la structure sculpturale à membrane présente différentes formes à travers la lumière et l'ombre. Au lever et au coucher du soleil, la lumière avec de faibles angles d'incidence mettra en valeur l'effet de courbure et de relief du toit. Lorsque le soleil est à son apogée, la limite profilée de la structure à membrane projette une ombre incurvée sur le sol. En utilisant la transmittance et la réflectivité de la lumière du matériau de la membrane, un éclairage artificiel conçu peut également faire de la structure à membrane une sculpture lumineuse.
Sécurité
La structure légère à membrane tendue conçue conformément aux normes et directives nationales existantes présente une sécurité suffisante. Les structures légères peuvent maintenir une bonne stabilité sous des charges horizontales telles que les tremblements de terre.
En raison de la légèreté de la structure légère, même en cas d'effondrement accidentel, son danger est moindre que celui des structures de bâtiment traditionnelles. Lorsque la structure à membrane est déchirée, si la disposition structurelle peut garantir que les éléments de support rigides tels que les mâts et les poutres ne s'effondrent pas, le danger sera encore plus faible.
La flexibilité de la structure de la membrane lui permet de supporter la charge sous la forme la plus favorable sous n'importe quelle charge. Bien entendu, la disposition et la forme de la structure doivent être conçues et ajustées en fonction des conditions de charge. La conception doit garantir que la surface de la membrane et sa structure auxiliaire fonctionnent en coordination pour éviter que la concentration de force sur la surface de la membrane ou la structure auxiliaire n'atteigne la valeur critique des dommages structurels.
Fonction
En raison des caractéristiques de la structure de la membrane tendue, elle peut répondre à de nombreuses exigences fonctionnelles architecturales différentes, des simples structures d'ombrage aux grands bâtiments aux fonctions complexes, et pour certaines exigences fonctionnelles, c'est la seule qui soit la plus adaptée.
Forme architecturale expressive
Les bâtiments ayant des fonctions spécifiques peuvent s’exprimer par des intentions, et l’apparence unique de la structure de la membrane tendue reflète la beauté naturelle du bâtiment lui-même.
Ces formes architecturales et les bâtiments traditionnels qui s'y coordonnent constituent des monuments intéressants sur le terrain. La conception de la structure membranaire est une fusion organique de la structure et de l'apparence, ce qui la distingue et l'intègre organiquement à l'environnement naturel, à l'histoire et au paysage urbain moderne.
Les structures légères peuvent être considérées comme de grandes sculptures qui peuvent ajouter de la vitalité à l'espace environnant et devenir un complément et un centre d'intérêt de l'environnement environnant.
Résister à l'influence des intempéries
Une fonction importante des toitures à membrane est de résister à l'influence des différents changements climatiques (tels que le soleil, la pluie, le vent et la neige, etc.) sur son espace intérieur et de maintenir le confort à l'intérieur du bâtiment. Lors du choix de la forme et du matériau de la surface de la membrane, toutes les conditions météorologiques possibles doivent être prises en compte et des méthodes passives telles que le bâtiment lui-même doivent être utilisées autant que possible pour réduire la consommation d'énergie.
Les matériaux à membrane poreuse peuvent être utilisés comme structure de protection. Ils peuvent contrôler la transmission et la réflexion de la lumière, de sorte que la pièce diffuse la lumière et favorisent la ventilation naturelle, de sorte que la température du toit soit la même que celle de l'environnement environnant et évitent le rayonnement thermique vers le bas.
Afin de résister au vent et à la neige, la forme de la surface de la membrane doit permettre un drainage fluide et pratique, et éviter la formation de poches d'eau ou d'accumulation de neige sur celle-ci. Lors de la phase d'installation et de mise en forme avant la précontrainte, la structure de la membrane tendue est très sensible à ces charges. Afin de drainer l'eau de pluie, la membrane et les joints doivent être scellés et étanches, et les bords de la membrane doivent également être spécialement détaillés pour empêcher l'eau de pluie de pénétrer dans la pièce.
Mobilité et caractère temporaire
Un autre avantage remarquable par rapport aux autres structures est que la structure légère a un impact réglable sur l'environnement. Elle présente également deux caractéristiques importantes, à savoir la mobilité et la flexibilité.
La structure peut être démontée et reconstruite à plusieurs reprises dans différents endroits, ce qui constitue la mobilité de la structure à membrane tendue. Elle combine une architecture nomade et sédentaire. La souplesse de la membrane la rend facile à transporter et à construire rapidement, et elle occupe très peu de place lorsqu'elle est inutilisée. Cette caractéristique rend la structure à membrane très adaptée aux bâtiments temporaires mobiles, en particulier lorsque des catastrophes ou des situations d'urgence soudaines surviennent et qu'un abri est nécessaire pour un grand nombre de personnes en peu de temps.
D'autre part, outre le confort comparable à celui des bâtiments permanents, les structures à membrane mobiles introduisent également un nouveau concept dans le secteur de la construction, à savoir la séparation de la propriété des maisons et de la propriété du sol. Les bâtiments ne sont plus immobiles, mais mobiles. Cette mobilité et cette réutilisabilité sont d'une grande importance pour accélérer le développement des villes modernes et la transformation des fonctions architecturales dans certains domaines particuliers.
Extensibilité et adaptabilité
Les structures extensibles peuvent être considérées comme un système adaptatif créé par l'homme qui, comme de nombreux organismes naturels, peut changer de forme en fonction des besoins. Leur disposition spatiale et leur réponse aux changements climatiques sont flexibles et adaptatives. Une économie d'énergie active peut être obtenue en contrôlant la lumière naturelle et la température intérieure. Les structures extensibles peuvent être ouvertes ou fermées, et leur flexibilité leur permet de modifier les propriétés de l'espace. Le glissement élégant du toit extensible soigneusement conçu incarne l'harmonie entre l'homme et la nature. C'est ce qu'on appelle une création, et la combinaison complète de légèreté et d'extensibilité forme le concept de « maison sans construction », qui peut être réalisée à tout moment et en tout lieu.