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。

      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“鳥巢”時(shí)寫道,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巢;而其內(nèi)部,從休息室到飯店,每一個(gè)分開的空間都是一個(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。

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、自支撐的網(wǎng)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)建筑師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)平衡的張力網(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。

      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。

      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)中得以廣泛應(yīng)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。

      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)作為一種現(xiàn)代化的工程結(jié)構(gòu)，顯示了當(dāng)今建筑技術(shù)科學(xué)的發(fā)展水平，也具有巨大的發(fā)展?jié)摿?，在新世紀(jì)中，膜結(jié)構(gòu)必將在建筑結(jié)構(gòu)中占有重要的地位。

      1967年加拿大蒙特利爾博覽會(huì)德國(guó)館成功的運(yùn)用了索膜建筑技術(shù)以來(lái)，索膜建筑在世界上得到了廣泛應(yīng)用，它采用了先進(jìn)的預(yù)張力技術(shù)與輕質(zhì)膜材料，其形式具有極高的藝術(shù)感染力，是建筑藝術(shù)與結(jié)構(gòu)形式的完美組合。索膜建筑設(shè)計(jì)方案實(shí)質(zhì)上同時(shí)是索膜結(jié)構(gòu)體系方案，因此要求從事索膜建筑設(shè)計(jì)的建筑師了解索膜結(jié)構(gòu)技術(shù)并能熟練的將其運(yùn)用到建筑設(shè)計(jì)中。

      索膜建筑所表達(dá)的“建筑語(yǔ)言特征”呈現(xiàn)明顯的“理性技術(shù)表現(xiàn)”傾向，高聳的桅桿，異型空間鋼結(jié)構(gòu)體系，堅(jiān)如射速的根根鋼索，富于機(jī)械藝術(shù)表現(xiàn)魅力的鋼制大型節(jié)點(diǎn)，充滿張力自然曲線的變換膜體以及其他技術(shù)可望而不可及的大跨度自由空間，都給人以藝術(shù)感染力和某種程度上的技術(shù)神秘感，使索膜建筑更富于強(qiáng)調(diào)理性技術(shù)邏輯的表現(xiàn)特征。

      索膜建筑是伴隨著當(dāng)代電子，機(jī)械和化工技術(shù)的發(fā)展而逐步發(fā)展的，是現(xiàn)代高科技在建筑領(lǐng)域中的體現(xiàn)，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)的古老建筑材料與技術(shù)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。

      索膜建筑之所以能滿足大跨度自由空間的技術(shù)要求，最關(guān)鍵的一點(diǎn)就是其有效的空間預(yù)張力系統(tǒng)。有人把索膜建筑稱為“預(yù)應(yīng)力軟殼”，是預(yù)應(yīng)力使“軟殼 ” 各個(gè)部分在個(gè)中最不利荷載下的內(nèi)力始終大于零（永遠(yuǎn)處于張拉拉伸狀態(tài)），從而使”軟殼“成為空間整體工作的結(jié)構(gòu)媒體和建筑圍合材料，使得索膜建筑富有迷人的張力曲線和變幻莫測(cè)的空間，使體系得以覆蓋大面積，大跨度無(wú)柱自由空間，并且可以抵抗狂風(fēng)，大雪等不利荷載狀況。

      索膜建筑的夜景效果異彩紛呈，有明顯的“建筑可識(shí)別性”和商業(yè)效應(yīng)。膜材本身的透光性和彩色泛光照明的運(yùn)用，是夜景效果的關(guān)鍵。

掃碼關(guān)注公眾號(hào)

szfl1680