膜結(jié)構(gòu)(Membrane)是20世紀(jì)中期發(fā)展起來(lái)的一種新型建筑結(jié)構(gòu)形式,是由多種高強(qiáng)薄膜材料(PVC或Teflon)及加強(qiáng)構(gòu)件(鋼架、鋼柱或鋼索)通過(guò)一定方式使其內(nèi)部產(chǎn)生一定的預(yù)張應(yīng)力以形成某種空間形狀,作為覆蓋結(jié)構(gòu),并能承受一定的外荷載作用的一種空間結(jié)構(gòu)形式.膜結(jié)構(gòu)可分為充氣膜結(jié)構(gòu)和張拉膜結(jié)構(gòu)兩大類.充氣膜結(jié)構(gòu)是靠室內(nèi)不斷充氣,使室內(nèi)外產(chǎn)生一定壓力差(一般在10㎜～30㎜水柱之間),室內(nèi)外的壓力差使屋蓋膜布受到一定的向上的浮力,從而實(shí)現(xiàn)較大的跨度.張拉摸結(jié)構(gòu)則通過(guò)柱及鋼架支承或鋼索張拉成型,其造型非常優(yōu)美靈活.

材質(zhì)

　　膜結(jié)構(gòu)所用膜材料由基布和涂層兩部分組成.基布主要采用聚酯纖維和玻璃纖維材料;涂層材料主要聚氯乙烯和聚四氟乙烯。常用膜材為聚酯纖維覆聚氯乙烯（PVC）和玻璃纖維覆聚聚四氟乙烯（Teflon）。PVC材料的主要特點(diǎn)是強(qiáng)度低、彈性大、易老化、徐變大、自潔性差，但價(jià)格便宜，容易加工制作，色彩豐富，抗折疊性能好。為改善其性能，可在其表面涂一層聚四氟乙烯涂層，提高其抗老化和自潔能力，其壽命可達(dá)到15年左右。Teflon材料強(qiáng)度高、彈性模量大、自潔、耐久耐火等性能好，但它價(jià)格較貴，不易折疊，對(duì)裁剪制作精度要求較高，壽命一般在30年以上，適用于永久建筑。

歷史

　　世界上第一座充氣膜結(jié)構(gòu)建成于1946年，設(shè)計(jì)者為美國(guó)的沃爾特·勃德（W.Bird），這是一座直徑為15的充氣穹頂。1967年在德國(guó)斯圖加特召開(kāi)的第一屆國(guó)際充氣結(jié)構(gòu)會(huì)議，無(wú)疑給充氣膜結(jié)構(gòu)的發(fā)展注入了興奮劑。隨后各式各樣的充氣膜結(jié)構(gòu)建筑出現(xiàn)在1970年大阪世界博覽會(huì)上。其中具有代表性的有蓋格爾設(shè)計(jì)的美國(guó)館（137m×7m8卵形），以及川口衛(wèi)設(shè)計(jì)的香腸形充氣構(gòu)件膜結(jié)構(gòu)。后來(lái)人們認(rèn)為70年大阪博覽會(huì)是把膜結(jié)構(gòu)系統(tǒng)地、商業(yè)性地向外界介紹的開(kāi)始。大阪博覽會(huì)展示了人們可以用膜結(jié)構(gòu)建造永久性建筑。而70年代初美國(guó)蓋格爾-勃格公司（Geiger-Berger Associates）開(kāi)發(fā)出的符合美國(guó)永久建筑規(guī)范的特氟?。═eflon）膜材料為膜結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于永久、半永久性建筑奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。之后，用特氟隆材料做成的室內(nèi)充氣式膜結(jié)構(gòu)相繼出現(xiàn)在大中型體育館中，如1975年建成的密歇根州龐蒂亞克“銀色穹頂”（橢圓形220×159m），1988年建成的日本東京體育館（室內(nèi)凈面積4，6767㎡）。

　　張拉形式膜結(jié)構(gòu)的先行者是德國(guó)的奧托（F.Otto），他在1955年設(shè)計(jì)的張拉膜結(jié)構(gòu)跨度在25m左右，用于聯(lián)合公園多功能展廳。由于張拉膜結(jié)構(gòu)是通過(guò)邊界條件給膜材施加一定的預(yù)張應(yīng)力，以抵抗外部荷載的作用，因此在一定初始條件（邊界條件和應(yīng)力條件）下，其初始形狀的確定、在外荷載作用下膜中應(yīng)力分布與變形以及怎樣用二維的摸材料來(lái)模擬三維的空間曲面等一系列復(fù)雜的問(wèn)題，都需要有計(jì)算來(lái)確定，所以張拉膜結(jié)構(gòu)的發(fā)展離不開(kāi)計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步和新算法的提出。目前國(guó)外一些先進(jìn)的摸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)制作軟件已非常完善，人們可以通過(guò)圖形顯示看到各種初始條件和外荷載作用下的形狀與變形，并能計(jì)算任一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)，使找形（初始形狀分析）、裁剪和受力分析集成一體化，使得膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)大為簡(jiǎn)便，它不但能分析整個(gè)施工過(guò)程中各個(gè)不同結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和膜中應(yīng)力，而且能精確計(jì)算由于調(diào)節(jié)索或柱而產(chǎn)生的次生應(yīng)力，完全可以避免各種不利荷載式?jīng)r產(chǎn)生的不測(cè)后果。因此計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展為張拉膜結(jié)構(gòu)的應(yīng)用開(kāi)辟了廣闊的前景。而特氟隆摸材料的研制成功也極大地推動(dòng)了張拉膜結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。比較著名的有沙特阿拉伯吉達(dá)國(guó)際航空港、沙特阿拉伯利雅得體育館、加拿大林德塞公園水族館、英國(guó)溫布爾登室內(nèi)網(wǎng)球館、美國(guó)新丹佛國(guó)際機(jī)場(chǎng)等.

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膜結(jié)構(gòu)材料的特點(diǎn)

　　重量輕、強(qiáng)度高、防火難燃、自潔性好，不受紫外線影響、抗疲勞、

　　耐扭曲、耐老化、使用壽命長(zhǎng)。具有高透光率，熱吸收量很少。正是因?yàn)檫@種跨時(shí)代的膜材料的發(fā)明，使膜結(jié)構(gòu)建筑成為現(xiàn)代化的永久性建筑

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膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)

　　膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要包括體形設(shè)計(jì)、初始平衡形狀分析、荷載分析、裁剪分析等四大問(wèn)題。通過(guò)體形設(shè)計(jì)確定建筑平面形狀尺寸、三維造型、凈空體量，確定各控制點(diǎn)的坐標(biāo)、結(jié)構(gòu)形式，選用膜材和施工方案。初始平衡形狀分析就是所謂的找形分析。由于膜材料本身沒(méi)有抗壓和抗彎剛度，抗剪強(qiáng)主芤很差，因此其剛度和穩(wěn)定性需要靠膜曲面的曲率變化和其中預(yù)應(yīng)力來(lái)提高，對(duì)膜結(jié)構(gòu)而言，任何時(shí)候不存在無(wú)應(yīng)力狀態(tài)，因此膜曲面形狀最終必須滿足在一定邊界條件、一定預(yù)應(yīng)力條件下的力學(xué)平衡，并以此為基準(zhǔn)進(jìn)行荷載分析和裁剪分析。目前膜結(jié)構(gòu)找形分析的方法主要有動(dòng)力松弛法、力密度法以及有限單元法等。膜結(jié)構(gòu)考慮的荷載一般是風(fēng)載和雪載。在荷載作用下膜材料的變形較大，且隨著形狀的改變，荷載分布也在改變，因此要精確計(jì)算結(jié)構(gòu)的變形和應(yīng)力要用幾何非線性的方法進(jìn)行。荷載分析的另一個(gè)目的是一確定索、膜中初始預(yù)張力。在外荷載作用下膜中一個(gè)方向應(yīng)力增加而另一個(gè)方向應(yīng)力減少，這就要求施加初始張應(yīng)力的程度要滿足在最不利荷載作用下應(yīng)力不致減少到零，即不出現(xiàn)皺褶。因?yàn)槟げ牧媳容^輕柔，自振頻率很低，在風(fēng)荷載作用下極易產(chǎn)生風(fēng)振，導(dǎo)致膜材料破壞，如果初始預(yù)應(yīng)力施加過(guò)高，膜材涂變加大，易老化且強(qiáng)度儲(chǔ)備少，對(duì)受力構(gòu)件強(qiáng)度要求也高，增加施工安裝難度。因此初始預(yù)應(yīng)力的確定要通過(guò)荷載計(jì)算來(lái)確定。經(jīng)過(guò)找形分析而形成的摸結(jié)構(gòu)通常為三維不可展空間曲面，如何通過(guò)二維材料的裁剪，張拉形成所需要的三維空間曲面，是整個(gè)膜結(jié)構(gòu)工程中最關(guān)鍵的一個(gè)問(wèn)題，這正是裁剪分析的主要內(nèi)容。

工程實(shí)例

　　膜結(jié)構(gòu)在我國(guó)也不乏工程實(shí)例，其中規(guī)模最大、最具影響力的膜結(jié)構(gòu)要數(shù)1997年竣工的上海八萬(wàn)人體育場(chǎng)看臺(tái)罩棚張拉膜結(jié)構(gòu)工程。但該膜結(jié)構(gòu)為美國(guó)Weidlinger公司設(shè)計(jì)制作，由此也可以看出我國(guó)在該領(lǐng)域與國(guó)外先進(jìn)國(guó)家的差距很大。目前影響我國(guó)膜結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用的主要因素有：國(guó)產(chǎn)膜材料性能差，而進(jìn)口膜材料價(jià)格高；尚無(wú)商業(yè)性的膜結(jié)構(gòu)計(jì)算南輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)；人們對(duì)膜結(jié)構(gòu)缺乏足夠的認(rèn)識(shí)等。

1970年日本大阪萬(wàn)國(guó)博覽會(huì)上的美國(guó)館和富士館均采用了膜結(jié)構(gòu)建筑，在建筑行業(yè)引起了不小的轟動(dòng)。

評(píng)價(jià)

　　在隨后的幾十年，建筑膜結(jié)構(gòu)得到了迅猛的發(fā)展。膜結(jié)構(gòu)大部分由鋼材和索構(gòu)成，另外與結(jié)構(gòu)相結(jié)合的膜材也逐漸走向功能化、智能化。膜材具有造型輕巧自由、美觀；透光、節(jié)能、環(huán)保，優(yōu)良的阻燃性能；防污自潔性能；安全、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。基于這些優(yōu)點(diǎn)，建筑膜材脫穎而出，膜結(jié)構(gòu)被稱為“21世紀(jì)的建筑”，應(yīng)用于大型體育場(chǎng)館、入口廊道、購(gòu)物場(chǎng)、娛樂(lè)場(chǎng)、停車場(chǎng)、展覽會(huì)場(chǎng)、植物觀光園等建筑。

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膜材分類

　　目前建筑膜材廣泛認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)是日本JISA-93所規(guī)定的A、B、C三類，是根據(jù)其防火性能的優(yōu)劣來(lái)劃分的。

A類

　　A類最好，以玻璃纖維織物為基材涂PTFE而成；

B類

　　B類次之，以玻璃纖維織物為基材涂PVC而成；

C類

　　C類是三類中最次的，以聚酯（滌綸）織物為基材涂PVC而成。按涂層材料分，有聚四氟乙烯（PTFE）、聚偏氟乙烯（PVDF）、聚氟乙烯（PVF）、聚氯乙烯（PVC）、聚氨酯（PU）、橡膠等。

PTFE建筑膜材

　　        PTFE膜材是在超細(xì)玻璃纖維織物上涂以聚四氟乙烯樹(shù)脂而成的材料。這種膜材有較好的焊接性能，有優(yōu)良的抗紫外線、抗老化性能和阻燃性能。另外，其防污自潔性是所有建筑膜材中最好的，但柔韌性差，施工較困難，成本也十分驚人。在蓋格公司領(lǐng)導(dǎo)下，美國(guó)的杜邦公司、康寧玻纖公司、貝爾德建筑公司、化纖織布公司共同開(kāi)發(fā)永久性膜材。其加工方法是把玻纖織物多次快速放入特氟隆熔體中，使織物兩面皆有均勻的特氟隆涂

層，使永久性的PTFE膜正式誕生。此后永久性膜結(jié)構(gòu)正式在美國(guó)風(fēng)行，許多學(xué)者對(duì)膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入的研究。20年后跟蹤檢測(cè)結(jié)果表明，這種膜材的力學(xué)性能與化學(xué)穩(wěn)定性指標(biāo)只下降了20%~30%，顏色也幾乎沒(méi)變，膜的表層光滑，具有彈性，大氣中的灰塵、化學(xué)物質(zhì)微粒極難附著與滲透，經(jīng)雨水沖刷建筑膜可恢復(fù)其原有的清潔面層與透光性，這足以顯示出PTFE膜材的強(qiáng)大生命力和廣闊的市場(chǎng)前景。 目前國(guó)外對(duì)這種膜材的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用比較成熟，生產(chǎn)廠家也很多，如德國(guó)Mehler公司、Verseidag公司，日本Taiyoko-gyo公司、中興化成工業(yè)株式會(huì)社、美國(guó)Chemfab公司、沙特阿拉伯ObeiKan公司等。

玻纖PVC建筑膜材

　　        這種膜材開(kāi)發(fā)和應(yīng)用得比較早，通常規(guī)定PVC涂層在玻璃纖維織物經(jīng)緯線交點(diǎn)上的厚度不能少于0.2mm，一般涂層不會(huì)太厚，達(dá)到使用要求即可。為提高PVC本身耐老化性能，涂層時(shí)常常加入一些光、熱穩(wěn)定劑，淺色透明產(chǎn)品宜加一定量的紫外吸收劑，深色產(chǎn)品常加炭黑做穩(wěn)定劑。另外對(duì)PVC的表面處理還有很多方法，可在PVC上層壓一層極薄的金屬薄膜或噴射鋁霧，用云母或石英來(lái)防止表面發(fā)粘和沾污。

玻纖有機(jī)硅樹(shù)脂建筑膜材

　　        有機(jī)硅樹(shù)脂具有優(yōu)異的耐高低溫、拒水、抗氧化等特點(diǎn)，該膜材具有高的抗拉強(qiáng)度和彈性模量，另外還具有良好的透光性。美國(guó)歐文斯克寧公司開(kāi)發(fā)的Vestar膜材就采用這種樹(shù)脂對(duì)玻璃纖維布涂覆而制成的，目前這種膜材應(yīng)用的不多，生產(chǎn)廠家也較少。

玻纖合成橡膠建筑膜材

　　        合成橡膠（如丁腈橡膠，氯丁橡膠）韌性好，對(duì)陽(yáng)光、臭氧、熱老化穩(wěn)定，具有突出的耐磨損性、耐化學(xué)性和阻燃性，可達(dá)到半透明狀態(tài)，但由于容易發(fā)黃，故一般用于深色涂層。膨化PTFE建筑膜材。由膨化PTFE纖維織成的基布兩面貼上氟樹(shù)脂薄膜即得膨化PTFE建筑膜材。由于它的造價(jià)太高，一般的建筑考慮到成本和性能兩方面，很少選用這種膜材，目前國(guó)外的生產(chǎn)廠家也不多。

ETFE建筑膜材

　　        由ETFE（乙烯-四氟乙烯共聚物）生料直接制成。ETFE不僅具有

優(yōu)良的抗沖擊性能、電性能、熱穩(wěn)定性和耐化學(xué)腐蝕性，而且機(jī)械強(qiáng)度高，加工性能好。近年來(lái)，ETFE膜材的應(yīng)用在很多方面可以取代其他產(chǎn)品而表現(xiàn)出強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)和市場(chǎng)前景。這種膜材透光性特別好，號(hào)稱“軟玻璃”，質(zhì)量輕，只有同等大小玻璃的1%；韌性好、抗拉強(qiáng)度高、不易被撕裂，延展性大于400%；耐候性和耐化學(xué)腐蝕性強(qiáng)，熔融溫度高達(dá)200℃；可有效的利用自然光，節(jié)約能源；良好的聲學(xué)性能。自清潔功能使表面不易沾污，且雨水沖刷即可帶走沾污的少量污物，清潔周期大約為5年。另外，ETFE膜可在現(xiàn)成預(yù)制成薄膜氣泡，方便施工和維修。ETFE也有不足，如外界環(huán)境容易損壞材料而造成漏氣，維護(hù)費(fèi)用高等，但是隨著大型體育館、游客場(chǎng)所、候機(jī)大廳等的建設(shè)，ETFE更突顯自己的優(yōu)勢(shì)。目前生產(chǎn)這種膜材的公司很少，只有ASAHIGLASS（AGC）、日本旭硝子、德國(guó)科威爾等少數(shù)幾家公司可以提供ETFE膜材，這種膜材的研發(fā)和應(yīng)用在國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家也不過(guò)十幾年的歷史。

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工程應(yīng)用

鳥(niǎo)巢

　　2008年

竣工的北京奧運(yùn)會(huì)場(chǎng)館“鳥(niǎo)巢”和“水立方”膜結(jié)構(gòu)采用ETFE膜材，是目前國(guó)內(nèi)最大的ETFE膜材結(jié)構(gòu)建筑，膜材采用進(jìn)口產(chǎn)品。“鳥(niǎo)巢”采用雙層膜結(jié)構(gòu)，外層用ETFE防雨雪防紫外線，內(nèi)層用PTFE達(dá)到保溫、防結(jié)露、隔音和光效的目的。“水立方”采用雙層ETFE充氣膜結(jié)構(gòu)，共1437塊氣枕，每一塊都好像一個(gè)“水泡泡”，氣枕可以通過(guò)控制充氣量的多少，對(duì)遮光度和透光性進(jìn)行調(diào)節(jié)，有效地利用自然光，節(jié)省能源，并且具有良好的保溫隔熱、消除回聲，為運(yùn)動(dòng)員和觀眾提供溫馨，安逸的環(huán)境。

其他實(shí)例

　　目前國(guó)內(nèi)膜結(jié)構(gòu)發(fā)展振奮人心，隨著一些大型體育館、候機(jī)大廳等建設(shè)以及201年上海世博會(huì)和廣州亞運(yùn)會(huì)等國(guó)際盛會(huì)的舉辦，為我國(guó)膜結(jié)構(gòu)的發(fā)展帶來(lái)了機(jī)遇和挑戰(zhàn)。尤其在膜材方面，我國(guó)起步晚，技術(shù)水平低，大部分膜材還主要依靠進(jìn)口。PTFE、PVC和表面改性的PVC、ETFE等膜材是市場(chǎng)的主流，應(yīng)用比較廣泛。我國(guó)已有PTFE膜材的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，性能也基本達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品的要求。很多公司、科研單位以及高校都在進(jìn)行PVC表面涂層材料的研究，如PVDF、納米TiO2表涂劑等的研究已初見(jiàn)成效，另外在表面防污自潔處理方面的研究如仿生荷葉構(gòu)筑微粗糙表面也開(kāi)始起步。在引進(jìn)世界一流的生產(chǎn)設(shè)備和工藝技術(shù)的同時(shí)，加緊消化吸收并改進(jìn)創(chuàng)新，盡快開(kāi)發(fā)適合我國(guó)市場(chǎng)需求的膜材表面處理技術(shù)，對(duì)提升我國(guó)整個(gè)產(chǎn)業(yè)用紡織品產(chǎn)

品檔次和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力都具有重要意義。

索膜結(jié)構(gòu)

索膜結(jié)構(gòu)是用高強(qiáng)度柔性薄膜材料經(jīng)受其它材料的拉壓作用而形成的穩(wěn)定曲面，能承受一定外荷載的空間結(jié)構(gòu)形式。其造型自由、輕巧、柔美，充滿力量感，節(jié)能、使用安全等優(yōu)點(diǎn)，因而使它在世界各地受到廣泛應(yīng)用,膜結(jié)構(gòu)建筑作為新的建筑形式于本世紀(jì)五十年代在國(guó)際上開(kāi)始出現(xiàn)，至今已有四十多年的歷史，特別是到了七十年代以后膜結(jié)構(gòu)的應(yīng)用得到了迅速發(fā)展。膜結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)為建筑師們提供了超出傳統(tǒng)建筑模式以外的新選擇。 膜結(jié)構(gòu)一改傳統(tǒng)建筑材料而使用膜材，其重量只是傳統(tǒng)建筑的三十分之一。而且膜結(jié)構(gòu)可以從根本上克服傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)在大跨度（無(wú)支撐）建筑上實(shí)現(xiàn)時(shí)所遇到的困難，可創(chuàng)造巨大的無(wú)遮擋的可視空間。其造型自由輕巧、阻燃、制作簡(jiǎn)易、安裝快捷、節(jié)能、易于、使用安全等優(yōu)點(diǎn)，因而使它在世界各地受到廣泛應(yīng)用。另外值得一提的是，在陽(yáng)光的照射下，由膜覆蓋的建筑物內(nèi)部充滿自然漫射光，無(wú)強(qiáng)反差的著光面與陰影的區(qū)分，室內(nèi)的空間視覺(jué)環(huán)境開(kāi)闊和諧。夜晚，建筑物內(nèi)的燈光透過(guò)屋蓋的膜照亮夜空，建筑物的體型顯現(xiàn)出夢(mèng)幻般的效果。這種結(jié)構(gòu)形式特別適用于大型體育場(chǎng)館、入口廊道、小品、公眾休閑娛樂(lè)廣場(chǎng)、展覽會(huì)場(chǎng)、購(gòu)物中心等領(lǐng)域。張拉膜結(jié)構(gòu)(Tesioned Membrane Structure) ，是依靠膜自身的張拉應(yīng)力與支撐桿和拉索 共同構(gòu)成機(jī)構(gòu)體系。在陽(yáng)光的照射下，由膜覆蓋的建筑物內(nèi)部充滿自然漫射光，無(wú)強(qiáng)反差的著光面與陰影的區(qū)分，室內(nèi)的空間視覺(jué)環(huán)境

開(kāi)闊和諧。夜晚，建筑物內(nèi)的燈光透過(guò)屋蓋的膜照亮夜空，建筑物的體型顯現(xiàn)出夢(mèng)幻般的效果。張拉膜結(jié)構(gòu)特別適合用來(lái)建造城市標(biāo)志性建筑的屋頂，如體育與娛樂(lè)性場(chǎng)館，需有廣告效應(yīng)的商場(chǎng)、餐廳等。城市的交通樞紐是城市命脈的關(guān)鍵性建筑，使用功能要求建筑物各組成單元的標(biāo)志明確。因而近來(lái)年，這類建筑越來(lái)越多采用膜結(jié)構(gòu)。建筑膜材料的使用壽命為 25 年以上。在使用期間，在雪或風(fēng)荷載作用下均能保持材料的力學(xué)形態(tài)穩(wěn)定不變。建成于 1973 年的美國(guó)加州 La Verne　大學(xué)的學(xué)生活動(dòng)中心是已有 23 年歷史的張拉膜結(jié)構(gòu)建筑．跟蹤測(cè)試與材料的加載與加速 氣候變化的試驗(yàn)，證明它的膜材料的力學(xué)性能與化學(xué)穩(wěn)定性指標(biāo)下降了 20 ％至 30 ％，但仍可正常使用。膜的表層光滑，具有彈性，大氣中的灰塵、化學(xué)物質(zhì)的微粒極難附著與滲透，經(jīng)雨水的沖刷建筑膜可恢復(fù)其原有的清潔面層與透光性。張拉式膜結(jié)構(gòu) 張拉整體結(jié)構(gòu)（ Tensegrity ）是由一組連續(xù)的拉桿和連續(xù)的或不連續(xù)的壓桿組合而成的自應(yīng)力、自支撐的狀桿系結(jié)構(gòu)，其中“不連續(xù)的壓桿”的含義是壓桿的端部互不接觸，即一個(gè)節(jié)點(diǎn)上只連接一個(gè)壓桿。 Tensegrity 是美國(guó)建師 R.B.Fuller 首先提出的一種結(jié)構(gòu)思想，他認(rèn)為宇宙的運(yùn)行就是按照張拉整體的原理進(jìn)行的，即萬(wàn)有引力是一個(gè)平衡的張網(wǎng)，各個(gè)星球是這個(gè)網(wǎng)中的一個(gè)個(gè) 孤立點(diǎn)。這種結(jié)構(gòu)體系中的索網(wǎng)就相當(dāng)于宇宙中的萬(wàn)有引力，獨(dú)立的受壓桿件 相當(dāng)于宇宙中的星球 20 世紀(jì) 60 年代隨著現(xiàn)代柔性建筑材料的發(fā)展，建筑師們從帳篷著一最古老的簡(jiǎn)單建筑 結(jié)構(gòu)出發(fā)，構(gòu)造出了魔般的形式——膜結(jié)構(gòu)。它可以構(gòu)成單曲面，多曲面等不同建筑結(jié)構(gòu)形式，滿足了建筑師們對(duì)建筑與美學(xué)高度統(tǒng)一的要求。 柔性材料具有透光和防紫外線功能，在一些室外建筑和環(huán)境小品中得到廣泛的應(yīng)用。正是由于這一特征，夜間的燈光設(shè)計(jì)使膜結(jié)構(gòu)具有鮮明的環(huán)境標(biāo)志特征。 優(yōu)美造型的膜材，不銹鋼配件和緊固件加上設(shè)計(jì)輕巧合理，表面處理嚴(yán)格的鋼結(jié)構(gòu)支撐，塑造出形式美觀，設(shè)計(jì)合理的膜結(jié)構(gòu)，在當(dāng)今世界范圍內(nèi)的建筑環(huán)境設(shè)計(jì)中占有舉足輕重的地位。

 

場(chǎng)館看臺(tái)及娛樂(lè)空間

　　近年來(lái)，隨著建筑空間觀念的日益深化以及科學(xué)手段的不斷提高，“回歸自然”、“沐

　　浴自然之溫馨”已是現(xiàn)代建筑環(huán)境學(xué)發(fā)展的主流。室內(nèi)外的視線越來(lái)越模糊，出現(xiàn)了許　

　　多亦內(nèi)亦外、相互滲透的不定空間，如：大廳裝飾、天井、四季廳、動(dòng)植物園、公園廣

　　場(chǎng)、觀景臺(tái)、舞臺(tái)、體育場(chǎng)館、體育看臺(tái)、文化娛樂(lè)場(chǎng)所等。由于膜材的光透性，白天

　　陽(yáng)光可以透過(guò)膜材形成慢射光，使膜覆蓋空間內(nèi)達(dá)到和室外幾乎一樣的自然效果，因此

　　膜結(jié)構(gòu)能創(chuàng)造出與自然環(huán)境相媲美的空間形式。

標(biāo)志性小品

　　一個(gè)城市的中心區(qū)反映一個(gè)城市的地理風(fēng)貌和民族風(fēng)情，同時(shí)，也是一個(gè)城市文化發(fā)展程度的標(biāo)志。而景觀設(shè)計(jì)要求其具有廣泛的可讀性、雅俗共賞，既有超凡脫俗的藝術(shù)價(jià)值，又能使大眾喜聞樂(lè)見(jiàn)與大眾息息相通。膜結(jié)構(gòu)以其輕盈飄逸的造型、柔美并帶有力量的曲線和大跨度和大空間的鮮明個(gè)性和標(biāo)識(shí)性，應(yīng)用于城市小品設(shè)計(jì)中。

綠色漫步道

　　近年來(lái)，在人口密集的大城市，在居住區(qū)周邊配置綠色空間并有人行步道。居民可以在不受車輛的影響下，在居住區(qū)附近的街心地帶輕松愉快地散步、休憩，而感到十分愜意。在綠色空間中構(gòu)造一座膜小品或者走廊、亭臺(tái)水榭、休憩遮陽(yáng)傘等，不僅生動(dòng)地美化了環(huán)境（如同廣闊綠洲中的點(diǎn)點(diǎn)白帆），又有很強(qiáng)的功能性（人們可以在行走之暇小憩一會(huì)兒），而且增加了空間的參差感。

商業(yè)街

　　商業(yè)街在城市中占有相當(dāng)大的比重。商業(yè)街的建筑與環(huán)境是城市文明的窗口，代表著物質(zhì)　文明和精神文明的水平，同時(shí)，也是景觀環(huán)境的重要組成部分。膜結(jié)構(gòu)輕巧別致極具現(xiàn)代 化風(fēng)格，且表現(xiàn)形式多樣易于安裝移動(dòng)，在商業(yè)街設(shè)計(jì)中得以廣用。

建筑入口及膜建筑屋頂

　　建筑入口使城市公共空間與建筑空間相鄰的界面，成為城市空間的組成部分。它是人們視覺(jué)最先接觸的部分，因此，除了功能以外，還應(yīng)有很強(qiáng)的標(biāo)識(shí)性，并能體現(xiàn)建筑的個(gè)性，是建筑環(huán)境和城市景觀的重要組成部分。由于膜結(jié)構(gòu)自然的曲線美是其他結(jié)構(gòu)類型無(wú)法比擬的，故成為近來(lái)建筑入口及屋頂經(jīng)常采用的形式。

步行街

　　利用膜結(jié)構(gòu)輕巧，別致的造型建造各種半封閉，全封閉的不行空間，使其形成全天候的建　筑空間，提供防風(fēng)雨，防日曬等人工環(huán)境，并有較好的廣告標(biāo)識(shí)效果，因此是步行街改造和新建的絕佳選擇。

停車場(chǎng)

　　隨著都市現(xiàn)代化步伐的加快 , 汽車成為任何一個(gè)都市不可缺少的交通工具。我國(guó)由于汽車　工業(yè)高速發(fā)展，城市的汽車擁有量成倍上升，但城市建設(shè)規(guī)劃沒(méi)能盡快適應(yīng)這一發(fā)展的要求，常常是車無(wú)停放之地。所以在建設(shè)群規(guī)劃時(shí)就應(yīng)充分考慮停車場(chǎng)的問(wèn)題，把停車場(chǎng)的建設(shè)和規(guī)劃當(dāng)成現(xiàn)代城市建設(shè)規(guī)劃的重要組成部分，變得越來(lái)越重要。同樣，膜結(jié)構(gòu)在停車場(chǎng)建設(shè)中也以其優(yōu)美的造型和實(shí)在的功能擔(dān)當(dāng)重要角色。

高速公路收費(fèi)站

　　在城市的入口處，設(shè)計(jì)擁有自己城市鮮明特色和文化韻味的建筑形式乃是每個(gè)城市發(fā)展的首選之作，而張拉膜以自己多變的特性，柔美的造型以及夜晚配合彩燈的照射所顯示出特有的柔和的氛圍更讓過(guò)往著記憶深刻，同時(shí)極具現(xiàn)代感張拉膜又展現(xiàn)了一個(gè)城市的發(fā)展理念和思路。

膜結(jié)構(gòu)工程應(yīng)用

　　用于膜結(jié)構(gòu)建筑中的膜材是一種具有強(qiáng)度，柔韌性好的薄膜材料，是由纖維編織成織物

基材，在其基材兩面以樹(shù)脂為涂層材所加工固定而成的材料，中心的織物基材分為聚酯纖維及玻璃纖維，而作為涂層材使用的樹(shù)脂有聚氯乙烯樹(shù)脂（PVC）,硅酮(silicon)及聚四氟乙烯樹(shù)脂（PTFE），在力學(xué)上織物基材及涂層材分別具有影響下列的功能性質(zhì)。 織物基材——抗拉強(qiáng)度，抗撕裂強(qiáng)度，耐熱性，耐久性，防火性。涂 層 材——耐候性，防污性，加工性，耐水性，耐品，透光性。

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發(fā)展方向

　　膜結(jié)構(gòu)是建筑結(jié)構(gòu)中最新發(fā)展起來(lái)的一種形式，它以性能優(yōu)良的織物為材料，或是向膜內(nèi)充氣，由空氣壓力支撐膜面，或是利用柔性鋼索或剛性支撐結(jié)構(gòu)將面繃緊，從而形成具有一定剛度、能夠覆蓋大跨度空間的結(jié)構(gòu)體系。自從1970年代以來(lái)， 膜結(jié)構(gòu)在國(guó)外已逐漸應(yīng)用于體育建筑、商場(chǎng)、展覽中心、交通服務(wù)設(shè)施等大跨度建筑中。 膜結(jié)構(gòu)已成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選型中的一個(gè)主要方案。成為化纖紡織品應(yīng)用的一個(gè)重要領(lǐng)域。近年來(lái)在中國(guó)建筑 結(jié)構(gòu)中也有長(zhǎng)足的進(jìn)展。 大阪萬(wàn)國(guó)博覽會(huì)中的美國(guó)館采用了氣承式空氣 膜結(jié)構(gòu)。這個(gè)擬橢圓形、軸線尺寸為 140m×83.5m的展覽館是世界上第一個(gè)大跨度的 膜結(jié)構(gòu)，而且是首次采用了聚氯乙烯(PVC)涂層的玻璃纖維織物。作為一種真正的現(xiàn)代工程結(jié)構(gòu)，大阪萬(wàn)國(guó)博覽會(huì)的展覽館標(biāo)志著 膜結(jié)構(gòu)時(shí)代的開(kāi)始。自此以后， 膜結(jié)構(gòu)在世界范圍內(nèi)得到了迅猛的發(fā)展。從跨度來(lái)說(shuō),美國(guó)龐提亞克的"銀色穹頂"氣承式空氣 膜結(jié)構(gòu)的平面有234.9m×183m,開(kāi)始采用聚四氟乙烯(PTFE)涂層的玻璃纖維織物，類似的大型體育館在北美就建了九座。從面積來(lái)說(shuō),沙特阿拉伯吉大機(jī)場(chǎng)候機(jī)大廳的懸掛膜結(jié)構(gòu)占地42萬(wàn)m2。作為 膜結(jié)構(gòu)一種新形式，索穹頂于1988年首先用在漢城奧運(yùn)會(huì)的體操館與擊劍館，其后又在一些體育建筑中得到推廣。千年穹頂以其獨(dú)特的 膜結(jié)構(gòu)，顯示了當(dāng)今建筑技術(shù)與材料科學(xué)的發(fā)展水平。

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中國(guó)膜結(jié)構(gòu)

　　中國(guó)現(xiàn)代空間結(jié)構(gòu)的發(fā)展受到了西方國(guó)家先進(jìn)技術(shù)的影響。近幾年來(lái)，在 膜結(jié)構(gòu)應(yīng)用上顯示了活躍的趨勢(shì)。雖然一開(kāi)始工程規(guī)模不大，但已逐漸擴(kuò)展到更大的面積和跨度。所采用的技術(shù)與材料在某種程度

上還要依靠國(guó)外，但預(yù)計(jì)會(huì)有更多的工程依靠自己的力量來(lái)完成。 在過(guò)去十年中，中國(guó)的許多城市都在籌劃建設(shè)新的體育設(shè)施。由于其重量很輕的優(yōu)點(diǎn)， 膜結(jié)構(gòu)往往被采用。體育建筑可以說(shuō)是 膜結(jié)構(gòu)在中國(guó)應(yīng)用的突破口。1997年之前，只建造了少量的小型與中型的 膜結(jié)構(gòu)，同年在上海舉行的第七屆全國(guó)運(yùn)動(dòng)會(huì)， 膜結(jié)構(gòu)被用在主體育場(chǎng)的看臺(tái)挑篷，總面積達(dá)36100m2。這是中國(guó)第一次將膜材制成的屋頂用在大面積的永久性建筑上，具有深遠(yuǎn)的影響。當(dāng)時(shí)涂PTFE的玻璃纖維膜材和工程安裝還借助于國(guó)外的力量。在上海體育場(chǎng)成功的建成后，雖然它的價(jià)格仍高于傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，又出現(xiàn)了一些膜結(jié)構(gòu)屋頂?shù)捏w育場(chǎng)。 頤中體育場(chǎng)坐落在山東省的濱海城市青島，這是中國(guó)第一個(gè)靠自己力量設(shè)計(jì)與施工的大型膜結(jié)構(gòu)體育場(chǎng)，外包尺寸為266m×180m，可容納6萬(wàn)觀眾。懸挑40m的屋蓋是一個(gè)包括膜、索和鋼支承結(jié)構(gòu)的典型張拉體系，整個(gè)屋蓋由70個(gè)錐形索膜單元組成，總面積為30000m2。 環(huán)顧整個(gè)中國(guó)大地，新的體育中心正在一個(gè)接一個(gè)的規(guī)劃， 膜結(jié)構(gòu)成為覆蓋主體育場(chǎng)的優(yōu)選，估計(jì)已有十多個(gè)體育場(chǎng)采用。在大城市中有上海(虹口區(qū)足球場(chǎng))、武漢、鄭州和廣州，在中小城市有煙臺(tái)、威海和蕪湖。另一個(gè)適宜采用 膜結(jié)構(gòu)的對(duì)象是室內(nèi)體育館，在中國(guó)還剛開(kāi)始。在華北的秦皇島體育館是第一個(gè)采用雙層膜的工程，其平面呈橢圓形，長(zhǎng)短軸各為112m與98m。最近的一個(gè)實(shí)例是成都的水上樂(lè)園。這個(gè)有20000m2的大型建筑用來(lái)作為死海漂浮運(yùn)動(dòng)。一系列拱形鋼桁架跨越115m，上覆以PVC聚酯織物。

　　膜結(jié)構(gòu)曾被用于覆蓋一些室內(nèi)或室外的演出設(shè)施。大部分是由鋼框架支承的張拉膜結(jié)構(gòu)。建成的實(shí)例有：長(zhǎng)沙世界之窗劇場(chǎng)(3500m2)、深圳歡樂(lè)谷中心表演場(chǎng)(5800m2)、廣州海洋世界海豚館（2840m2）和天津泰豐風(fēng)雨劇場(chǎng)(1000m2)等。世界之窗劇場(chǎng)建成于1998年，是早期采用PVC覆面膜材的工程之一。

　　由于圖內(nèi)和國(guó)際上交流的擴(kuò)展，需要許多新型的會(huì)議與展覽建筑。1999年在深圳召開(kāi)了中國(guó)高新技術(shù)成果交易會(huì)，有兩個(gè)面積為2400m2的館采用了膜屋蓋，顯示了其輕質(zhì)與透光的突出優(yōu)點(diǎn)。在海南省的小鎮(zhèn)博鰲，由于有全世界重要人物參加的一系列高層會(huì)議在此舉行而聞名。主會(huì)場(chǎng)即采用了膜結(jié)構(gòu)，施工工期十分緊迫，4000m2的膜屋蓋在40天內(nèi)完工。在廣西壯族自治區(qū)首府南寧建造了國(guó)際會(huì)議展覽中心。一個(gè)以膜材覆蓋的鋼穹頂位于多功能大廳上空成為整個(gè)建筑物的焦點(diǎn)。鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)外兩邊采用雙層的PTFE玻璃纖維織物覆蓋。膜結(jié)構(gòu)還可用來(lái)覆蓋各種不同的小型建筑，如加油站、收費(fèi)站、服務(wù)中心、大門入口以及遮陽(yáng)設(shè)施等。雖然每個(gè)工程的面積只有幾百平方米，但工程的數(shù)量很多，把全國(guó)的工程加起來(lái)，膜的數(shù)量就很可觀了。

　　中國(guó)膜材十年仍未突破

　　膜結(jié)構(gòu)只有在材料問(wèn)題得到解決之后才得以大量推廣應(yīng)用，因此關(guān)鍵問(wèn)題是要提供滿足功能要求、耐久性好與經(jīng)濟(jì)的膜材。用于膜結(jié)構(gòu)有二種主要建筑織物，即涂敷聚四氟乙烯（PTFE）的玻璃纖維織物和涂敷聚乙烯（PVC）的聚酯織物。PTFE玻璃纖維織物具有強(qiáng)度高、半透明、耐火不燃以及自潔性好等優(yōu)點(diǎn)。雖然材料的保證年限是25年，但按照實(shí)際使用的經(jīng)驗(yàn)，其期望的使用壽命將會(huì)更長(zhǎng)。玻璃纖維膜材的唯一缺點(diǎn)是價(jià)格較貴。PVC聚酯織物與玻璃纖維織物相比，其強(qiáng)度等性能稍差，使用年限也較短，但價(jià)格卻很便宜，大約在1/5左右。加了改進(jìn)其性能可在涂層外再加一層面層，聚偏氟乙烯（PVF）或聚偏二氟乙烯（PVDF）。這種面層能保護(hù)織物抵抗紫外線的侵蝕，并改進(jìn)其自潔性。

　　目前國(guó)內(nèi)有好多廠家都能生產(chǎn)有PVC涂層聚酯織物，但其性能尚未能完全達(dá)到建筑織物的要求，作為建筑用的永久性材料尚需進(jìn)一步提高。據(jù)悉最近有些公司正在試制有PVDF面層的聚酯織物和PTFE玻璃纖維織物，外觀與性能都大有改進(jìn)。

　　近一段時(shí)間來(lái),國(guó)外媒體表現(xiàn)出了對(duì)中國(guó)建筑設(shè)計(jì)前所未有的關(guān)注。2005年12月23日的美國(guó)《商業(yè)周刊》評(píng)選出了中國(guó)十大新建筑奇跡,包括北京奧體主會(huì)場(chǎng)、國(guó)家游泳中心、北京首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)、上海世界金融中心、國(guó)家大劇院、中央電視臺(tái)、上海崇明東灘生態(tài)城、當(dāng)代MOMA、長(zhǎng)城腳下的公社、東海大橋(上海)。其中地處北京的建筑就有七家之多。“中國(guó)正逐步成為當(dāng)今最具有創(chuàng)意性建筑和工程設(shè)計(jì)的舞臺(tái)。”中國(guó)建筑事業(yè)的發(fā)展,正在為今日最頂尖建筑及工藝技術(shù)創(chuàng)造一個(gè)舞臺(tái)。報(bào)道首先分析了中國(guó)新建筑崛起的經(jīng)濟(jì)原因和外部環(huán)境。文章說(shuō),當(dāng)全球矚目北京2008年奧運(yùn)會(huì)時(shí),不單是世界上最快以及最具實(shí)力的運(yùn)動(dòng)員們正在為爭(zhēng)取最高榮譽(yù)而加緊努力,新一代的創(chuàng)新建筑也正在北京的土地上拔地而起。由于蒸蒸日上的經(jīng)濟(jì)的強(qiáng)大支持,世界上最大的航空港、有節(jié)能環(huán)保的建筑及世界上最高的室外觀光臺(tái)等將很快一一落戶中國(guó)。文章列舉評(píng)選結(jié)果說(shuō),2008年以前完工的國(guó)家游泳中心(水立方)、國(guó)家體育場(chǎng)(鳥(niǎo)巢)、國(guó)家大劇院等中國(guó)公眾十分熟悉的知名場(chǎng)館更理所當(dāng)然地進(jìn)入了“十大”之列。從對(duì)它們的評(píng)價(jià)與介紹中可以看到評(píng)選者對(duì)追求環(huán)保、自然的推崇。比如被稱為“水立方”的國(guó)家游泳中心,是節(jié)能環(huán)保型的建筑。游泳池內(nèi)的水將由太陽(yáng)能加熱,泳池的雙重過(guò)濾裝置可實(shí)現(xiàn)水的再利用,就連多余的雨水也將被收集和儲(chǔ)存在地下的水池中。復(fù)雜的工程系統(tǒng)和彎曲的鋼結(jié)構(gòu)使得外部結(jié)構(gòu)像一個(gè)泡沫,這種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使得“水立方”幾乎經(jīng)得起任何地震的襲擊。文章介紹“鳥(niǎo)巢”時(shí)寫(xiě)道,為讓北京奧運(yùn)會(huì)主會(huì)場(chǎng)這個(gè)有著91000個(gè)座位的、可能是至今最大的環(huán)保型體育場(chǎng)獲得自然通風(fēng),建筑師從自然中獲得了靈感,獨(dú)創(chuàng)了一個(gè)未完全密封,但同樣能為觀眾和運(yùn)動(dòng)員遮風(fēng)擋雨的外殼。體育場(chǎng)的外觀猶如一個(gè)由枝條編織而成的鳥(niǎo)巢;而其內(nèi)部,從休息室到飯店,每一個(gè)分開(kāi)的空間都是一個(gè)獨(dú)立的單元,從而使自然空氣的流通成為可能。文章指出,作為全國(guó)最具流行色彩的城市,北京吸引了很多知名建筑大師成就事業(yè)。入選的北京“長(zhǎng)城腳下的公社”,是由12名亞洲杰出建筑師設(shè)計(jì)建造的當(dāng)代建筑藝術(shù)作品。北京“當(dāng)代MOMA”的設(shè)計(jì)表明了環(huán)保創(chuàng)新技術(shù)在住宅中應(yīng)用和它所代表的建筑發(fā)展新趨勢(shì),堪稱大型可持續(xù)發(fā)展住宅建筑的典范。它采用世界上最大的地源熱泵系統(tǒng),將用來(lái)幫助這個(gè)由第20層的咖啡館、干洗店等系列服務(wù)設(shè)施連接起來(lái)的8幢建筑組成的小區(qū)，采用最為節(jié)能的方式保持恒濕恒溫,這是這座建筑的一大亮點(diǎn)。住宅單元還有一大亮點(diǎn),就是可再利用廢水,將廚房和洗臉盆的廢水過(guò)濾,衛(wèi)生間循環(huán)利用。

（四）、膜的交承--空氣、索或骨架

　　膜材屋面以什么支承，始終是膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中有待于探索的問(wèn)題。也許當(dāng)初是從氣球或橡皮艇受到的啟發(fā)，人們考慮以空氣為支承，就是向氣密性好的膜材所覆蓋的空間注入空氣，利用內(nèi)外空氣的壓力差使膜材受拉，結(jié)構(gòu)就具有一定的剛度來(lái)承重。早在第二次世界大戰(zhàn)后期，美國(guó)就曾用氣承式膜結(jié)構(gòu)建造了一些小直徑的雷達(dá)罩棚用于軍事目的，而大阪博覽會(huì)的美國(guó)館則是大跨度氣承式膜結(jié)構(gòu)的里程碑。在大阪博覽會(huì)上還出現(xiàn)了一種氣脹式膜結(jié)構(gòu)，即將膜材本身做成一個(gè)封閉體，注入空氣的壓力要比氣承式大得多。象富士館就是以輪胎狀的半圓形筒體組成50m直徑的圓頂，在節(jié)日廣場(chǎng)大跨度網(wǎng)架上，鋪設(shè)的屋面板是上下兩層，其為聚酯膜材，10.8m見(jiàn)方的充氣板。

　　氣承式膜結(jié)構(gòu)用作大跨度體育館屋頂,建成之后由于在惡劣天氣時(shí)維護(hù)不當(dāng),曾出現(xiàn)過(guò)好幾次事故,輕者屋面下癟，重者膜材被撕裂，砸壞了下面的設(shè)施。這些事故雖然只造成一些財(cái)產(chǎn)的損失，并沒(méi)有人員傷亡，但在公共建筑中屋面出問(wèn)題，還是引起了公眾的關(guān)注，甚至對(duì)氣承式膜結(jié)構(gòu)是否安全也產(chǎn)生了疑問(wèn)。

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膜結(jié)構(gòu)領(lǐng)域

　　文化設(shè)施--展覽中心、劇場(chǎng)、會(huì)議廳、博物館、植物園、水族館等 體育設(shè)施--體育場(chǎng)、體育館、健身中心、游泳館、網(wǎng)球館、籃球館等 商業(yè)設(shè)施--商場(chǎng)、購(gòu)物中心、酒店、餐廳、商店門頭（挑檐）、商業(yè)街等 交通設(shè)施--機(jī)場(chǎng)、火車站、公交車站、收費(fèi)站、碼頭、加油站、天橋連廊等 工業(yè)設(shè)施--工廠、倉(cāng)庫(kù)、科研中心、處理中心、溫室、物流中心等 景觀設(shè)施--建筑入口、標(biāo)志性小品、步行街、停車場(chǎng)等 索膜結(jié)構(gòu)起源于遠(yuǎn)古時(shí)代人類居住的帳篷。20世紀(jì)70年代以后，高強(qiáng)、防水、透光且表面光潔、易清洗、抗老化的建筑膜材料的出現(xiàn)，加之當(dāng)代電子、機(jī)械和化工技術(shù)的飛速發(fā)展，索膜建筑結(jié)構(gòu)已大量用于濱海旅游、博覽會(huì)、文藝、體育等大空間的公共建筑上。英國(guó)泰晤士河畔的千年穹頂是膜結(jié)構(gòu)體系的標(biāo)志性建筑，為世界矚目。索膜結(jié)構(gòu)具有易建、易拆、易搬遷、易更新、充分利用陽(yáng)光和空氣以及與自然環(huán)境融合等特長(zhǎng)，它是21世紀(jì)綠色建筑體系的寵兒。目前，在全球范圍內(nèi)索膜結(jié)構(gòu)無(wú)論在工程界還是在科研領(lǐng)域均處于熱潮中。近年來(lái)，我國(guó)建筑市場(chǎng)對(duì)索膜建筑技術(shù)的需求明顯有大幅度增長(zhǎng)的趨勢(shì)，國(guó)外各大著名索膜技術(shù)專業(yè)公司紛紛登陸我國(guó)，刺激了我國(guó)索膜建筑事業(yè)的發(fā)展。隨著現(xiàn)代科技的進(jìn)一步發(fā)展，使人類面臨著保護(hù)自然環(huán)境的使命。因此，天然材料和傳統(tǒng)的古老建筑材料必將被輕而薄且保溫隔熱性能良好的高強(qiáng)輕質(zhì)材料所取代。索膜建筑技術(shù)在這項(xiàng)變革中將扮演重要角色，其在建筑領(lǐng)域內(nèi)更廣泛的應(yīng)用是可以預(yù)見(jiàn)的，可謂前程似錦。 環(huán)境、氛圍、文化、建筑形式的和諧統(tǒng)一，是世界范圍內(nèi)建筑師、規(guī)劃師追求的最高目標(biāo)。人類進(jìn)入21世紀(jì)如何理解、構(gòu)思、創(chuàng)造和建設(shè)我們的生活空間？是當(dāng)今建筑界面臨的重要課題。正如世界建筑大師會(huì)北京憲章指出，廣義建筑學(xué).....從理念上和理論基礎(chǔ)上把建筑學(xué)、地景學(xué)、城市規(guī)劃的要點(diǎn)整合為一。這是廣義建筑學(xué)對(duì)當(dāng)代建筑師，規(guī)劃師提出的新要求建筑環(huán)境設(shè)計(jì)不僅為人類們提供了廣泛的活動(dòng)空間，同時(shí)創(chuàng)造了氣象萬(wàn)千的自然與人文景觀，久居樊籬下，復(fù)得返自然。陽(yáng)光、空氣、綠草、水溪，人造景觀把人們帶入五彩繽紛，千姿百態(tài)的世界。以人為本、天人合一已是現(xiàn)代建筑環(huán)境學(xué)遵循的宗旨，是現(xiàn)代化城市建設(shè)必須遵守的原則?！〗ㄖh(huán)境與可持續(xù)發(fā)展具有鮮明的時(shí)代特征?，F(xiàn)代化的城市是景觀環(huán)境的依托，而環(huán)境的主體和服務(wù)目標(biāo)則是現(xiàn)代人。建筑環(huán)境作為一種重要的社會(huì)文化，是人類的理想與意志的外在體現(xiàn)，也是時(shí)代特征和地域文化的有機(jī)結(jié)合同時(shí)，建筑環(huán)境也與社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展以及當(dāng)代科學(xué)技術(shù)水平密切相關(guān)?！∧そY(jié)構(gòu)是隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展起來(lái)的全新建筑技術(shù)表現(xiàn)形式，是材料科學(xué)、建筑學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)以及現(xiàn)代環(huán)境學(xué)高速發(fā)展的綜合產(chǎn)物。　20世紀(jì)60年代隨著現(xiàn)代柔性建筑材料的發(fā)展，建筑師們從帳篷著一最古老的簡(jiǎn)單建筑結(jié)構(gòu)出發(fā)，構(gòu)造出了魔幻般的形式--膜結(jié)構(gòu)。它可以構(gòu)成單曲面，多曲面等不同建筑結(jié)構(gòu)形式，滿足了建筑師們對(duì)建筑與美學(xué)高度統(tǒng)一的要求?！∪嵝圆牧暇哂型腹夂头雷贤饩€功能，在一些室外建筑和環(huán)境小品中得到廣泛的應(yīng)用。正是由于這一特征，夜間的燈光設(shè)計(jì)使膜結(jié)構(gòu)具有鮮明的環(huán)境標(biāo)志特征。優(yōu)美造型的膜材，不銹鋼配件和緊固件加上設(shè)計(jì)輕巧合理，表面處理嚴(yán)格的鋼結(jié)構(gòu)支撐，塑造出形式美觀，設(shè)計(jì)合理的膜結(jié)構(gòu)，在當(dāng)今世界范圍內(nèi)的建筑環(huán)境設(shè)計(jì)中占有舉足輕重的地位。 1.娛樂(lè)空間　近年來(lái)，隨著建筑空間觀念的日益深化以及科學(xué)手段的不斷提高，回歸自然、沐浴自然之溫馨已是現(xiàn)代建筑環(huán)境學(xué)發(fā)展的主流。室內(nèi)外的視線越來(lái)越模糊，出現(xiàn)了許多亦內(nèi)亦外、相互滲透的不定空間，如：天井、四季廳、動(dòng)植物園、體育、文化娛樂(lè)場(chǎng)所等。由于膜材的光透性，白天陽(yáng)光可以透過(guò)膜材形成慢射光，使室內(nèi)達(dá)到和室外幾乎一樣的自然效果，因此膜結(jié)構(gòu)能創(chuàng)造出與自然環(huán)境相媲美的空間形式。 2.標(biāo)志性小品 一個(gè)城市的中心區(qū)反映一個(gè)城市的地理風(fēng)貌和民族風(fēng)情，同時(shí)，也是一個(gè)城市文化發(fā)展程度的標(biāo)志。而景觀設(shè)計(jì)要求其具有廣泛的可讀性、雅俗共賞，既有超凡脫俗的藝術(shù)價(jià)值，又能使大眾喜聞樂(lè)見(jiàn)與大眾息息相通。膜結(jié)構(gòu)以其鮮明的個(gè)性和標(biāo)識(shí)性，應(yīng)用于城市小品設(shè)計(jì)中?！?.綠色漫步道　近年來(lái)，在人口密集的大城市，在居住區(qū)周邊配置綠色空間并有人行步道。居民可以在不受車輛的影響下，在居住區(qū)附近的街心地帶輕松愉快地散步、休憩，而感到十分愜意。在綠色空間中構(gòu)造一座膜小品，即生動(dòng)的美化了環(huán)境--如同廣闊綠洲中的點(diǎn)點(diǎn)白帆，又有很強(qiáng)的功能性--人們可以在行走之暇小憩一會(huì)兒?！?.商業(yè)街　商業(yè)街在城市中占有相當(dāng)大的比重。商業(yè)街的建筑與環(huán)境是城市文明的窗口，代表著物質(zhì)文明和精神文明的水平，同時(shí)，也是景觀環(huán)境的重要組成部分。膜結(jié)構(gòu)輕巧別致極具現(xiàn)代化風(fēng)格，且易于安裝移動(dòng)，在商業(yè)街設(shè)計(jì)中得以廣泛應(yīng)用?！?.建筑入口　建筑入口使城市公共空間與建筑空間相鄰的界面，成為城市空間的組成部分。它是人們視覺(jué)最先接觸的部分，因此，除了功能以外，還應(yīng)有很強(qiáng)的標(biāo)識(shí)性，并能體現(xiàn)建筑的個(gè)性，是建筑環(huán)境和城市景觀的重要組成部分。由于膜結(jié)構(gòu)獨(dú)特的造型是其他結(jié)構(gòu)類型無(wú)法比擬的，故成為近來(lái)建筑入口經(jīng)常采用的形式?！?.步行街　利用膜結(jié)構(gòu)輕巧，別致的造型建造各種半封閉，全封閉的不行空間，使其形成全天候的

建筑空間，提供防風(fēng)雨，防日曬等人工環(huán)境，并有較好的標(biāo)識(shí)招攬效果，因此是步行街改造和新建的絕佳選擇。　7.停車場(chǎng)　隨著都市現(xiàn)代化步伐的加快,汽車成為任何一個(gè)都市不可缺少的交通工具。我國(guó)由于汽車工業(yè)高速發(fā)展，城市的汽車擁有量成倍上升，但城市建設(shè)規(guī)劃沒(méi)能盡快適應(yīng)這一發(fā)展的要求，常常是車無(wú)停放之地。所以在建設(shè)群規(guī)劃時(shí)就應(yīng)充分考慮停車場(chǎng)的問(wèn)題，把停車場(chǎng)的建設(shè)和規(guī)劃當(dāng)成現(xiàn)代城市建設(shè)規(guī)劃的重要組成部分，變得越來(lái)越重要。同樣，膜結(jié)構(gòu)在停車場(chǎng)建設(shè)中也擔(dān)當(dāng)重要角色。 生活在現(xiàn)代都市的人們已經(jīng)從過(guò)去以謀生為目的的社會(huì)行為走上了以樂(lè)生為目的的新臺(tái)階，在精神上追求健康向上，愉快和富有人性的文化環(huán)境?，F(xiàn)代建筑環(huán)境是現(xiàn)代城市，現(xiàn)代文化與社會(huì)，現(xiàn)代人的生活和觀念的綜合表象。在展現(xiàn)人的個(gè)性化，自?shī)市院投嘣原h(huán)境空間方面，膜結(jié)構(gòu)以其獨(dú)具魅力的建筑形式，必將會(huì)在環(huán)境建設(shè)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

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膜結(jié)構(gòu)的特性

　　膜結(jié)構(gòu)作為一種建筑體系所具有的特性主要取決于其獨(dú)特的形態(tài)及膜材本身的性能。恰由于此，用膜結(jié)構(gòu)可以創(chuàng)造出傳統(tǒng)建筑體系無(wú)法實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)方案。

　　1、 輕質(zhì)：張力結(jié)構(gòu)自重小的原因在于它依靠預(yù)應(yīng)力形態(tài)而非材料來(lái)保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。從而使其自重比傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)的小得多，但卻具有良好的穩(wěn)定性。建筑師可以利用其輕質(zhì)大跨的特點(diǎn)設(shè)計(jì)和組織結(jié)構(gòu)細(xì)部構(gòu)件，將其輕盈和穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)特性有機(jī)地統(tǒng)一起來(lái)。

　　2、 透光性：透光性是現(xiàn)代膜結(jié)構(gòu)最被廣泛認(rèn)可的特性之一。膜材的透光性可以為建筑提供所需的照度，這對(duì)于建筑節(jié)能十分重要。對(duì)于一些要求光照多且亮度高的商業(yè)建筑等尤為重要。通過(guò)自然采光與人工采光的綜合利用，膜材透光性可為建筑設(shè)計(jì)提供更大的美學(xué)創(chuàng)作空間。夜晚，透光性將膜結(jié)構(gòu)變成了光的雕塑。

　　膜材透光性是由它的基層纖維、涂層及其顏色所決定的。標(biāo)準(zhǔn)膜材的光譜透射比在10%~20%之間，有的膜材的光譜透射比可以達(dá)到40%，而有的膜材則是不透光的。膜材的透光性及對(duì)光色的選擇可以通過(guò)涂層的顏色或是面層顏色來(lái)調(diào)節(jié)。

　　通過(guò)膜材和透光保溫材料的適當(dāng)組合，可以使含保溫層的多層膜具有透光性。即使光譜透射只有幾個(gè)百分點(diǎn)，膜屋面對(duì)于人眼來(lái)說(shuō)依然是發(fā)亮和透光的，具有輕型屋面的觀感。

　　3、柔性：張拉膜結(jié)構(gòu)不是剛性的，其在風(fēng)荷載或雪荷載的作用下會(huì)產(chǎn)生變形。膜結(jié)構(gòu)通過(guò)變形來(lái)適應(yīng)外荷載，在此過(guò)程中荷載作用方向上的膜面曲率半徑會(huì)減小，直至能更有效抵抗該荷載。

　　張拉結(jié)構(gòu)的靈活性使其可以產(chǎn)生很大的位移而不發(fā)生永久性變形。膜材的彈性性能和預(yù)應(yīng)力水平?jīng)Q定了膜結(jié)構(gòu)的變形和反應(yīng)。適應(yīng)自然的柔性特點(diǎn)可以激發(fā)人們的建筑設(shè)計(jì)靈感。

　　不同的膜材的柔性程序也不相同，有的膜材柔韌性極佳，不會(huì)因折疊而產(chǎn)生脆裂或是破損，這樣的材料是有效實(shí)現(xiàn)可移動(dòng)、可展開(kāi)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)和前提。

　　4、 雕塑感：張拉膜結(jié)構(gòu)的獨(dú)特曲面外形使其具有強(qiáng)烈的雕塑感。膜面通過(guò)張力達(dá)到自平衡。負(fù)高斯膜面高低起伏具有的平衡感使體型較大的結(jié)構(gòu)看上去像擺脫了重力的束縛般輕盈地飄浮于天地之間。無(wú)論室內(nèi)還是室外這種雕塑般的質(zhì)感都令人激動(dòng)。

張拉膜結(jié)構(gòu)可使建筑師設(shè)計(jì)出各種張力自平衡、復(fù)雜且生動(dòng)的空間形式。在一天內(nèi)隨著光線的變化，雕塑般的膜結(jié)構(gòu)通過(guò)光與影而呈現(xiàn)出不同的形態(tài)。日出和日落時(shí)，低入射角度的光線將突現(xiàn)屋頂?shù)那屎透〉裥Ч?，太?yáng)位于遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)，膜結(jié)構(gòu)的流線型邊界在地面上投入彎彎曲曲的影子。利用膜材的透光性和反射性，經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)的人工燈光也可使膜結(jié)構(gòu)成為光的雕塑。

　　5、 安全性：按照現(xiàn)有的各國(guó)規(guī)范和指南設(shè)計(jì)的的輕型張拉膜結(jié)構(gòu)具有足夠的安全性。輕型結(jié)構(gòu)在地震等水平荷載作用下能保持很好的穩(wěn)定性。

　　由于輕型結(jié)構(gòu)自重較輕，即使發(fā)生意外坍塌，其危險(xiǎn)性也較傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)小。膜結(jié)構(gòu)發(fā)生撕裂時(shí)，若結(jié)構(gòu)布置能保證桅桿、梁等剛性支承構(gòu)件不發(fā)生坍塌，其危險(xiǎn)性會(huì)更小。

　　膜結(jié)構(gòu)的柔性使其在任一荷載作用下均以最有利的形態(tài)承載。當(dāng)然，結(jié)構(gòu)的布置和形狀要根據(jù)荷載情況來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)和調(diào)整。設(shè)計(jì)要確何膜面與其輔助結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)工作，以避免力在膜面或輔助結(jié)構(gòu)上集中而達(dá)結(jié)構(gòu)破壞的臨界值。