膜結(jié)構(gòu)是20世紀(jì)中期發(fā)展起來(lái)的一種新型建筑結(jié)構(gòu)類型，它打破了純直線建筑風(fēng)格的模式,，以其的優(yōu)美曲面造型,，簡(jiǎn)潔、明快,、剛與柔,、力與美的組合，給人耳目一新的感覺(jué),，同時(shí)給建筑設(shè)計(jì)師提供了更大的想象和創(chuàng)造空間,。膜結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)烈的時(shí)代感和代表性，是集建筑學(xué),、結(jié)構(gòu)力學(xué),、精細(xì)化工、材料科學(xué),、計(jì)算機(jī)技術(shù)等為一體的多學(xué)科交叉應(yīng)用工程,，具有很高的技術(shù)含量和藝術(shù)感染力，其曲面可以隨建筑師的設(shè)計(jì)需要任意變化,。結(jié)合整體環(huán)境,，建造出標(biāo)志性的形象工程，并且實(shí)用性強(qiáng),、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛,。既可應(yīng)用了大型公共設(shè)施，如體育場(chǎng)館的屋頂系統(tǒng),、機(jī)場(chǎng)大廳,、展覽中心、購(gòu)物中心,、停車場(chǎng),、站臺(tái)設(shè)施等。又可應(yīng)用于休閑設(shè)施,、工業(yè)設(shè)施,、入口廊道以及標(biāo)志性或景觀性的建筑、小品等,。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,。

　　索膜結(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,。

　�,、陛p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),。

　�,、餐腹庑裕和腹庑允乾F(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。

　�,、橙嵝裕簭埨�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,。

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　　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的展覽館是世界上個(gè)大跨度的 膜結(jié)構(gòu),，而且是采用了聚(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)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(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)《》評(píng)選出了中國(guó)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)今有創(chuàng)意性建筑和工程設(shè)計(jì)的舞臺(tái),�,！敝袊�(guó)建筑事業(yè)的發(fā)展,正在為今日最建筑及工藝技術(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年時(shí),，不單是世界上最快以及實(shí)力的運(yùn)動(dòng)員們正在為爭(zhēng)取榮譽(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,，世界上的航空港,、有節(jié)能環(huán)保的建筑及世界上的室外觀光臺(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“”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,，為讓北京主會(huì)場(chǎng)這個(gè)有著91000個(gè)座位的、可能是至今的環(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,，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)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,。（一）,、前言為了迎接新世紀(jì)的來(lái)臨，人們?cè)噲D采用各種方式表示慶賀,，建造一座建筑物不但以其形體引人注目,，而且將作為標(biāo)志性建筑而長(zhǎng)久地存在。在全世界眾多的紀(jì)念性建筑中,，英國(guó)所建造的千年穹頂（Millennium Dome）尤為突出,。當(dāng)2000年子夜的鐘聲敲響時(shí),在倫敦泰晤士河畔五彩繽紛焰火的照耀下，千年穹頂以它銀白色的圓頂迎接新的年,。這座直徑 320m,、以 12根高山100m的桅桿所支承的圓球形屋頂采用了張力膜結(jié)構(gòu)。正是這座穹頂集中體現(xiàn)了20世紀(jì)建筑技術(shù)的精華,，用它來(lái)迎接新世紀(jì),，的確是再恰當(dāng)不過(guò)了。 雖然人們喜歡從最廣泛的意義出發(fā),，把鐵木構(gòu)架和帆布建成的大棚,甚至以枝條和獸皮搭成的帳篷都納入膜結(jié)構(gòu)的范圍,但從嚴(yán)格的結(jié)構(gòu)受力的定義來(lái)說(shuō),膜結(jié)構(gòu)始于1970年日本大阪博覽會(huì)上一座氣承式膜結(jié)構(gòu)的美國(guó)館,。當(dāng)初這不過(guò)是臨時(shí)性的展覽建筑，但30年來(lái)膜結(jié)構(gòu)卻經(jīng)歷了巨大的變化,。從膜結(jié)構(gòu)的跨度來(lái)看,，近似橢圓形的美國(guó)館，兩個(gè)方向的跨度針別為 140m和 83.5m,。 以后東京后樂(lè)園的氣承式膜結(jié)構(gòu),，跨度達(dá)201m。而美國(guó)亞特蘭大的佐治亞穹頂,，以橢圓形的屋頂覆蓋了 240mxl92m的索膜結(jié)構(gòu),。從當(dāng)前的技術(shù)和材料條件看，完全有可能用膜結(jié)構(gòu)來(lái)修建 1000m的大跨度建筑,。從所覆蓋的面積來(lái)看,，1981年沙特阿拉伯吉大機(jī)場(chǎng)候機(jī)大廳的傘形懸掛膜結(jié)構(gòu)的占地42萬(wàn)m2，已令人嘆為觀止,。而如今在沙特阿拉伯的米拿,，為了庇護(hù)來(lái)往的朝圣者，正在分三期建設(shè)與吉大機(jī)場(chǎng)類似的膜結(jié)構(gòu),，總面積在100萬(wàn)m2以上,，堪稱 帳篷之城,。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)與科學(xué)的發(fā)展水平,，也具有巨大的發(fā)展?jié)摿�,，在新的世紀(jì)中，膜結(jié)構(gòu)必將在建筑結(jié)構(gòu)中占有重要的地位,。（二）,、不定的形狀與形狀的確定膜結(jié)構(gòu)的突出特點(diǎn)之一就是它形狀的多樣性，曲面存在著無(wú)限的可能性,。對(duì)于氣承式空氣膜結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō),，充氣之后的曲面主要是圓球面或圓柱面，可能沒(méi)有太多的選擇余地,。而對(duì)于以索或骨架支承的膜結(jié)構(gòu),，其曲面就可以隨著建筑師的想象力而任意變化。膜結(jié)構(gòu)形狀的千變?nèi)f化突出地表現(xiàn)在歷年各國(guó)舉行的博覽會(huì)上,。在這些博覽會(huì)上,，大大小小的展覽館，無(wú)不以新穎奇特的造型來(lái)吸引觀眾,，而膜結(jié)構(gòu)就能用來(lái)達(dá)到這樣的目的,。例如1985年在日本茨城縣舉行的國(guó)際科學(xué)技術(shù)博覽會(huì)，入口就是以五顏六色的膜材構(gòu)成的拱形大門(mén),。 在眾多的展覽館中膜結(jié)構(gòu)尤為奪目,，像火鳥(niǎo)館以鋼梁與索組成的骨架支承扁平的凹凸屋面。美國(guó)館以高聳的桅桿懸掛銀白色的屋面,。電力館以中央塔架懸吊25個(gè)尖頂帳篷,，夜晚通過(guò)燈光的反射宛如燃燒的火焰。其他象在候車亭,、電話亭,、走廊、廁所上也都出現(xiàn)了用膜材構(gòu)成形式各異的建筑小品,，蔚為大觀,。 就形狀而言，對(duì)建筑師說(shuō)來(lái)是至關(guān)重要的,。采用一般結(jié)構(gòu)的建筑物,，其形狀往往是先由建筑師確定。膜結(jié)構(gòu)則不同,，首先它的變形比一般結(jié)構(gòu)要大一些,，其次它的形狀是在施工過(guò)程中逐步形成的，有一個(gè)形狀確定的問(wèn)題,，需要結(jié)構(gòu)工程師的參與,。 要確定在初始荷載下結(jié)構(gòu)的初始形狀,，即結(jié)構(gòu)體系在膜自重（有時(shí)還有索）與預(yù)應(yīng)力作用下的平衡位置。在初步設(shè)計(jì)階段,，先按建筑要求設(shè)定大致的幾何外形，然后對(duì)膜面施加預(yù)應(yīng)力使之承受張力,，其形狀也相應(yīng)改變,，經(jīng)過(guò)不斷調(diào)整預(yù)應(yīng)力，就可得到理想的幾何外形和應(yīng)力分布狀態(tài),。

　　膜結(jié)構(gòu)缺點(diǎn)編輯(1)耐久性差,。一般的膜材使用壽命為15～25年，與傳統(tǒng)的混凝土及鋼材相比有較大的差距,，與“百年大計(jì)”的設(shè)計(jì)理念不同,。(2)隔熱性差。如果強(qiáng)調(diào)透光性,，只能用單層膜,，隔熱性就差，因而冬天冷,、夏天熱,，需要空調(diào)。(3)隔音效果較差,。單層膜結(jié)構(gòu)只能用于隔音要求不高的建筑,。(4)抵抗局部荷載能力差。屋面會(huì)在局部荷載作用下形成局部凹陷,，造成雨水或雪的淤積,，使屋蓋在淤積處的荷載增加，可能導(dǎo)致屋蓋撕裂(帳蓬結(jié)構(gòu))或翻轉(zhuǎn)(充氣結(jié)構(gòu)),。(5)充氣結(jié)構(gòu)還需要不停地送風(fēng),，因此維護(hù)和管理特別重要。另外,。氣承式充氣結(jié)構(gòu)必須是密閉的空間,，不宜開(kāi)窗。(6)環(huán)保問(wèn)題,。使用的膜材都是的,，一旦達(dá)到使用年限，拆除的膜材便成為城市垃圾而無(wú)法處置,，正在研制開(kāi)發(fā)膜材的可回收利用,，并已取得了一定的進(jìn)展。膜材編輯在薄膜結(jié)構(gòu)中,，薄膜既是結(jié)構(gòu)材料,，又是建筑材料,。作為結(jié)構(gòu)材料，薄膜必須具有足夠的強(qiáng)度,，以承受由于自重,、內(nèi)壓或預(yù)應(yīng)力、風(fēng),、雪等作用產(chǎn)生的拉力,；作為建筑材料，它又必須具有防水,、隔熱,、透光或阻光等建筑功能。膜材料作為膜結(jié)構(gòu)的靈魂,，它的發(fā)展與膜結(jié)構(gòu)的技術(shù)密切相關(guān),、互相促進(jìn)的。膜的材料分為織物膜材和箔片兩類,。高強(qiáng)度箔片近幾年才開(kāi)始應(yīng)用于結(jié)構(gòu),。織物是由纖維平織或曲織生成的,，織物膜材已有較長(zhǎng)的應(yīng)用歷史,。結(jié)構(gòu)工程中的箔片都是由氟塑料制造的，它的優(yōu)點(diǎn)在于有很高的透光性和出色的防老化性,。 膜結(jié)構(gòu)建筑造型豐富多彩,，千變?nèi)f化，按照支承方式分為充氣式膜結(jié)構(gòu),、張拉膜結(jié)構(gòu)和骨架支承膜結(jié)構(gòu),。1.骨架式膜結(jié)構(gòu)以鋼構(gòu)或是集成材構(gòu)成的屋頂骨架，在其上方張拉膜材的構(gòu)造形式,，下部支撐結(jié)構(gòu)安定性高,，因屋頂造型比較單純，開(kāi)口部不易受限制,，且經(jīng)濟(jì)效益高等特點(diǎn),，廣泛適用于任何大，小規(guī)模的空間,。2.張拉式膜結(jié)構(gòu)以膜材,、鋼索及支柱構(gòu)成，利用鋼索與支柱在膜材中導(dǎo)入張力以達(dá)安 定的形式,。除了可實(shí)踐具創(chuàng)意,，創(chuàng)新且美觀的造型外，也是最能展現(xiàn)膜結(jié) 構(gòu)精神的構(gòu)造形式. 大型跨距空間也多采用以鋼索與壓縮材構(gòu)成鋼索網(wǎng)來(lái)支撐上部膜材的形式,。因施工精度要求]高,，結(jié)構(gòu)性能強(qiáng),，且具豐 富的表現(xiàn)力，所以造價(jià)略高于骨架式膜結(jié)構(gòu),。3.充氣式膜結(jié)構(gòu)充氣式膜結(jié)構(gòu)是將膜材固定于屋頂結(jié)構(gòu)周邊,，利用送風(fēng)系統(tǒng)讓室內(nèi)氣壓上升到一定壓力后，使屋頂內(nèi)外產(chǎn)生壓力差,，以抵抗外力,，因利用氣壓來(lái)支 撐，及鋼索作為輔助材,，無(wú)需任何梁，柱支撐,，可得更大的空間,，施工快捷，經(jīng)濟(jì)效益高,，但需維持進(jìn)行24小時(shí)送風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn),，在持續(xù)運(yùn)行及機(jī)器維護(hù)費(fèi)用的成本上較高。結(jié)構(gòu)是由多種高強(qiáng)薄膜材料及加強(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)特點(diǎn)膜結(jié)構(gòu)車棚的篷布采用PVC/PVDF/PTFE/ETFE，而膜材的特點(diǎn)是強(qiáng)度高,、耐久性好,、防火難燃、自潔性好,，不受紫外線影響,，使用壽命長(zhǎng)，一般15-30年,。具有高透光率,，透光率為13%,對(duì)熱能反射率73%，熱吸收量很少,。正是因?yàn)檫@種劃時(shí)代的膜材料的發(fā)明,，使膜結(jié)構(gòu)車棚成為現(xiàn)代化的建筑.