膜材的發(fā)展概況和當(dāng)今國內(nèi)外應(yīng)用狀況 淺析

　　遠古時期，人類最早的居所是帳篷。它采用樹皮、獸皮作幃幕，用石材、樹干等作支承，以后逐漸發(fā)展為天然合成材料，如棉紗、毛紡、帆布等?？梢哉f這是最早的膜結(jié)構(gòu)雛形?，F(xiàn)代膜結(jié)構(gòu)則采用鋼材、合金等作結(jié)構(gòu)件，用精細(xì)化工織物作覆蓋帷幕。

　　現(xiàn)代膜結(jié)構(gòu)體系是隨著膜材的發(fā)展而逐漸發(fā)展起來的。早期的膜材，以聚氯乙烯為表面涂層、聚酯纖維為基布的膜材為主，現(xiàn)稱C類膜（PVC/PES），建筑與結(jié)構(gòu)受力性能均不理想。

　　二十世紀(jì)六十年代，玻璃纖維織物膜技術(shù)得到了發(fā)展，并在較大范圍內(nèi)得到了應(yīng)用，但表面涂層材料仍然采用聚乙烯基類，現(xiàn)稱B類膜。膜材強度較高、模量大、徐變小，但建筑自潔性、耐久性仍不理想。

　　直至二十世紀(jì)七十年代NASA成功研究出具有優(yōu)異建筑性能的聚四氟乙烯表面涂層材料（化學(xué)名PTFE，商品名Teflon○R）。同時，玻璃纖維織物膜技術(shù)日趨成熟。使得以玻璃纖維為基布、PTFE為涂層的現(xiàn)代織物膜材問世，現(xiàn)稱A類膜，并開始工程應(yīng)用。                                                              膜結(jié)構(gòu)早期雛形

　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新型膜材ETFE、THV、FEP等的不斷問世，膜結(jié)構(gòu)獲得到了迅速的發(fā)展。但以玻璃纖維為基布、PTFE為涂層的A類膜材和以聚酯纖維為基布、聚乙烯基類為涂層的C類膜仍然被認(rèn)為是標(biāo)準(zhǔn)的建筑膜材。

二、膜結(jié)構(gòu)的國際應(yīng)用狀況

　　膜結(jié)構(gòu)是一種全新的空間結(jié)構(gòu)形式，造型豐富、充滿張力、空間自由靈活、重量輕、抗震性能好、建設(shè)周期短。因此許多國家的奧運會、世博會、園藝會的場館和其他民用建筑越來越多地采用膜結(jié)構(gòu)。

　　現(xiàn)代意義上的膜結(jié)構(gòu)起源于20世初。1917年英國人W.Lanchester提出了用鼓風(fēng)機吹脹膜布用作野戰(zhàn)醫(yī)院的設(shè)想，并申請了專利。但當(dāng)時這個發(fā)明只是一種構(gòu)想。直到1946年，該專利的第一個產(chǎn)品才正式問世，Watler Bird為美國軍方設(shè)計制作的一個直徑 15m的球形充氣雷達罩。1957年他又將自家的游泳池罩在了一個充氣膜結(jié)構(gòu)中，并在美國的生活雜志上作了介紹，從此這種結(jié)構(gòu)形式開始被世人所認(rèn)識。

三、膜結(jié)構(gòu)的國內(nèi)應(yīng)用狀況

　　自1995年以來，薄膜結(jié)構(gòu)在我國的運用也日益增多。1995年建成的北京房山游泳館（跨度33m，面積1100m2）和鞍山農(nóng)委游泳館（跨度30m，面積1000m2）是我國第一次正式應(yīng)用于工程的空氣支承膜結(jié)構(gòu)，標(biāo)志著我國內(nèi)地膜結(jié)構(gòu)工程的啟動。

 1997年通過引進國外膜結(jié)構(gòu)技術(shù)建成的上海八萬人體育場，平面尺寸為288.4mX274.4m，覆蓋面積為2.89萬m2，由57個傘狀膜結(jié)構(gòu)單元覆蓋在沿徑向、環(huán)向布置的立體桁架上，徑向桁架最大懸挑72.5m（圖1.12）。這是膜結(jié)構(gòu)在大型建筑中應(yīng)用的開始。之后，相繼建成了青島市頤中體育場、義烏市體育場、威海市體育中心體育場等大型體育場看臺挑篷膜結(jié)構(gòu)工程。除應(yīng)用于體育場外，在體育館及會展中心的建設(shè)中膜結(jié)構(gòu)也得到了較多的應(yīng)用。如深圳歡樂谷中心表演場（圖1.13），其結(jié)構(gòu)平面形狀呈圓形，膜水平投影面積為5800m2。它由15個錐形膜單元組成，每個錐形膜單元的頂點由一根鋼管支撐，從而形成脊谷式膜單元布置結(jié)構(gòu)在大型建筑中應(yīng)用的開始。之后，相繼建成了青島市頤中體育場、義烏市體育場、威海市體育中心體育場等大型體育場看臺挑篷膜結(jié)構(gòu)工程。

　　除應(yīng)用于體育場外，在體育館及會展中心的建設(shè)中膜結(jié)構(gòu)也得到了較多的應(yīng)用。如深圳歡樂谷中心表演場，其結(jié)構(gòu)平面形狀呈圓形，膜水平投影面積為5800m2。它由15個錐形膜單元組成，每個錐形膜單元的頂點由一根鋼管支撐，從而形成脊谷式膜單元布置.膜結(jié)構(gòu)的諸多優(yōu)勢已為國內(nèi)外的大量工程實踐所證實。根據(jù)建筑師的創(chuàng)意，膜結(jié)構(gòu)可以塑造出傳統(tǒng)建筑難以實現(xiàn)的許多優(yōu)美的曲面造型，可以經(jīng)濟合理地覆蓋大跨度空間，同時在照明、聲學(xué)、防火、保溫、節(jié)能與自潔等方面也具有許多優(yōu)點。特別是2008 年北京奧運會，2010 年上海世博會和各地舉辦的大型體育活動、商展活動以及群眾性體育活動的普及等都將為膜結(jié)構(gòu)的騰飛創(chuàng)造機遇。近年來膜結(jié)構(gòu)在我國內(nèi)地已得到較多應(yīng)用，但仍屬起步階段，與國外先進水平相比還存在著明顯差距，因此必須充分重視新型膜材的研制、先進設(shè)計軟件的開發(fā)、結(jié)構(gòu)體系的創(chuàng)新，同時應(yīng)重視設(shè)備更新與工藝改革、健全膜結(jié)構(gòu)行業(yè)組織,以適應(yīng)膜結(jié)構(gòu)進一步發(fā)展的需要。

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