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生地構造の設計: 膜、縫い目、張力形状がどのようにシェルターを形成するか

ファブリック構造のデザインは通常、そのシルエットによって判断されますが、縫い目の方向、屋根に排水する谷の深さ、形状が要求するプレストレス下でのベースクロスの重量など、誰も撮影しない決定によって成否が決まります。これらを正しく行うと、メンブレンは簡単に見えます。それらを間違えると、同じ膜がパタパタしたり、溜まったり、検査に失敗したりする可能性があります。

私たちは毎日、キャノピー、テント、ファサード、日よけ用のポリエステル生地のコーティングなど、製造面での作業に取り組んでいます。以下に、テキスタイルの半分と建築の半分、そしてその 2 つが出会う場所について、デザイナーやプロジェクト エンジニアにどのように説明するかを説明します。

ファブリック構造設計が実際に行うこと

このフレーズには 2 つの意味があり、どちらも実際のプロジェクトで有効です。建築において、ファブリック構造は、剛性パネルの曲げではなく、柔軟な膜の張力によって荷重を支える軽量の形状です。織物において、生地の構造とは、最初に生地を作るために縦糸と横糸が絡み合う順序を指します。 2 番目の意味は、最初の意味の限界を静かに設定します。

ほとんどのプロジェクトは 5 つの段階を経て進みますが、その順序が重要です。

  1. フォームファインディング。 形状は、見つかったものほど描画されません。定義されたプレストレスの下ですべての点が張力状態になるまで、表面が調整されます。
  2. 素材の選択。 ベースクロス、コーティング、トップコート、色は、スパン、気候、防火要件、予算に応じて選択されます。
  3. 構造工学。 膜の二軸挙動が解析にフィードバックされることで、風の隆起、積雪、ケーブルとマストの反応がチェックされます。
  4. パターンニングと製作。 3 次元表面はストリップに平らにされ、予ひずみを考慮して切断され、最も高い応力から離れた位置にある継ぎ目に沿って溶接されます。
  5. インストール。 張力は段階的に調整され、エッジ、コーナー、接続部に過負荷がかかることなく膜が設計のプレストレスに達します。

ステージをスキップしても、不足している作業は消えません。それはしわ、水たまり、または修復プログラムとして再び現れます。

表面の裏側の織りとコーティング

多くの場合、指定子は 1 平方メートルあたりのグラム数で始まりますが、コーティングの下にある布が構造上の役割のほとんどを果たします。

基布

ほとんどの建築用膜は、高強力糸を平織りまたはバスケット織りで織ったポリエステルベースを使用しています。糸の本数とピック密度が引張強度と引き裂き抵抗を設定し、織りパターンが斜めに引っ張られたときの布の挙動に影響を与えます。これはまさに、張力のかかった膜が布にどのような負荷をかけるかに影響します。開放構造の場合、代わりにメッシュ織りが使用され、その開放性係数、つまり実際に穴である表面の割合が、日陰、空気の流れ、およびシースルーを制御する数値になります。

コーティングとトップコート

PVC コーティングが両面に施され、織り目を密封して糸を結合するため、シートは複合材料として機能します。次に、トップコートで天候に面した面を処理します。 PVDF トップコートは光沢と色を長く保持し、汚れがつきにくくなっています。アクリルトップコートはコストが安く、耐用年数が短いのに適しています。ベースの PVC 配合には、実際の太陽光の下でシートがどのように劣化するかを決定する難燃剤、UV 安定剤、可塑剤が含まれています。

一般的なメンブレン オプションの比較

すべての物質的な家族は、何かを他のものと交換します。これは、主流のオプションがどこに位置するかを示す大まかな地図です。 PVC膜布の利点 テーブルのコーティングされた生地側の開始点としては賢明です。

比較のための参考数値です。最終的な選択は、スパン、風雪荷重、火災要件、および設計が追求する外観によって異なります。
材質 標準的な重量 光透過率 期待寿命 どこに当てはまるか
PVCコーティングされたポリエステル 500 ~ 900 g/m² 5~15% 10~15年 テント、倉庫、一時的・中期日よけ
PVDF をトップにした PVC ポリエステル 950 ~ 1250 g/m² 5~20% 15~20年 常設のキャノピー、スタジアム、交通機関の建物
アクリルトップPVCポリエステル 900 ~ 1100 g/m² 5~15% 12~18歳 中程度の紫外線下での予算重視のプロジェクト
PTFE コーティングされたガラス繊維 800 ~ 1500 g/m² 10~25% 25年 ランドマークの屋根、メンテナンスの手間がかからず、高温
ETFE箔 200~350 g/m² 95%まで 25年 クッション、アトリア、植物園
PVCコーティングされたポリエステル mesh 280~400g/㎡ 開放度 30 ~ 70% 8~15歳 日陰、ファサード、プールバリア

読むにあたっての注意点が2つあります。第一に、重量は品質ではありません。質の悪いトップコートを施した重いシートは、良質なトップコートを使用した軽いシートよりも先にチョーキングや汚れが発生します。第二に、見積もられた耐用年数は、適切な詳細が記載されていることを前提としています。つまり、水を溜める膜は、いかなるパンフレットにも記載されている数値に達することはありません。

張力、曲率、ディテール

膜は、反対方向の 2 方向に湾曲した場合にのみ荷重を伝えます。この二重の曲率が、安定した屋根と風にはためく帆を分けているのです。デザイナーの仕事は、あらゆる場所で両方の曲率を正に保つことです。平らな部分や間違った場所に逆の曲率を持たず、生地の張力ではなく剛性に依存する大きな領域を持たないようにします。

その後、詳細分析により、理論が現場との接触に耐えられるかどうかが判断されます。

  • 継ぎ目は主応力方向とほぼ平行に走る必要があるため、溶接部にはテストされていない荷重を負荷する必要はありません。
  • 谷には十分な傾斜と強化されたエッジが必要です。そうでないと、雨水が溜まり、布が伸びて悪くなるサイクルが始まります。
  • 角には力が集中します。十分な半径と局所的な補強は、図面段階ではほとんど費用がかかりませんが、その後は多額の費用がかかります。
  • エッジケーブル、カテナリーポケット、およびハードウェアは、最初の季節サイクルの後も再張力のためにアクセスできる状態にしておく必要があります。

ファブリックをアプリケーションに適合させる

ほとんどの概要は、少数のアプリケーション ファミリの 1 つに解決され、それぞれが仕様を異なる方向に推し進めます。

  • 恒久的な建築用キャノピー — 交通機関のインターチェンジ、スタジアムのコンコース、公園のパビリオン。これらには、日射量とバランスのとれた半透明性を備えた、950 ~ 1250 g の範囲の PVDF をトップにした PVC ポリエステルが必要です。
  • テントとマーキー — 650 ~ 850 g のコーティングされた布。暗い室内が必要なイベント スペース向けのブロックアウト グレードです。
  • 日よけと建物のファサード — PVC コーティングされたメッシュ。重量ではなく開口率によって選択されます。
  • 産業および輸送 — エアダクトファブリック、鉱山換気クロス、サイドカーテンおよびカーゴカバー。光沢よりも摩耗や屈曲疲労が重要です。

恒久的な作業の場合、当社の 1100 g PVDF 引張膜ファブリックは、デザイナーが最も頻繁に指示するグレードです。きれいな表面を保持し、強い日差しの下でも適度に色を保ち、ほとんどのキャノピーが着地する範囲の中央に位置します。

1100 g PVDF Tensile Membrane Fabric for Permanent Canopies 常設キャノピー用 1100 g PVDF 引張膜ファブリック PVDF 仕上げの耐久性のあるコーティングされたポリエステル膜で、きれいな表面と耐候性が重要な永久引張構造に適しています。 製品を見る→

イベントや看板作品の仕事は、まったく別の仕事です。つまり、より迅速な制作、より厳しい予算、そして現場での予想寿命の短縮です。 850 g の PVC コーティングされたマーキー テント生地はそのリズムに適しており、クライアントが映写や寝室として真に暗い室内を必要とする場合、ブロックアウト構造が余分な裏地なしで機能します。

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目標が避難所ではなく日陰である場合、通常は固体シートよりもメッシュの方が適切です。空気がメッシュを通過し、下に熱が蓄積しにくくなり、構造を軽量化できます。 400 g の屋外用サンシェード メッシュは、駐車場、中庭、テラスのカバーによく選ばれます。

400 g PVC Coated Outdoor Sunshade Mesh 400 g PVC コーティングされた屋外サンシェード メッシュ 駐車場、中庭、テラスの日よけ用の軽量で通気性の高いメッシュ。建物の軽量化と設置を容易にしながら、熱を軽減します。 製品を見る→

ファブリック構造設計でよく失敗する箇所

プロジェクトを十分に行った後でも、同じ問題がいくつか発生し続けます。図面がオフィスから出る前にチェックする価値があります。

  1. 重量のみで指定します。 坪量からはトップコート、UV パッケージ、溶接強度についてはほとんどわかりませんが、これらはクライアントが 5 年目に気づくことです。
  2. メンテナンスアクセスを忘れています。 側溝、ケーブル アンカー、および高レベルの接続にはすべて、それらに到達するための安全な方法が必要です。
  3. メッシュを防水屋根として扱います。 遮光素材なので水を真っ直ぐ通します。
  4. 製造公差は無視します。 パターンには伸びと溶接収縮に対する余裕が必要です。ここの1ミリが現場のパネルのたるみになります。
  5. 火力性能はギリギリまでお任せ。 膜が切断されると、後付けオプションは制限されます。

ファブリック構造デザインは、クロスと構造を 2 つの問題ではなく 1 つの問題として扱う人々に報われます。フォームは生地に一定の強度と伸縮性を求めます。生地は、実際にどのような曲率を保持できるかをフォームに伝えます。会話が早く始まると、細部の作業が容易になり、完成した屋根がレンダリングで約束したとおりに動作します。

プロジェクトのオプションを検討している場合、実際的な次のステップは通常、期間、気候、耐用年数について短い会話をすることです。当社の概要 PVC建築用メンブレンの選び方 私たちが最も頻繁に抱く質問をカバーしています。いつでも喜んで図面を見て、リスクがどこにあるかを正直に教えてくれます。