索膜結(jié)構(gòu)特性

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。

⒈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)。

⒉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。

⒊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。

⒋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?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。

⒌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。

⒍功能：由于張拉膜結(jié)構(gòu)的自身特性，其可以滿足從簡(jiǎn)單遮陽(yáng)結(jié)構(gòu)到功能復(fù)雜的大型建筑等許多不同的建筑功能要求，并且對(duì)于有些功能要求只有它才是最為適合的。

⒎極具表現(xiàn)力的建筑形態(tài)：具有特定功能的建筑都可通過(guò)立意得以表達(dá)，張拉膜結(jié)構(gòu)的獨(dú)特外形體現(xiàn)了建筑自身的自然美感。

這些建筑形態(tài)本身和與其相協(xié)調(diào)的傳統(tǒng)建筑一起構(gòu)成了令人興致盎然的地面標(biāo)志性建筑。優(yōu)秀的膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是結(jié)構(gòu)與外形的有機(jī)融合，使其顯得了類(lèi)拔萃，同時(shí)與自然環(huán)境、歷史及現(xiàn)代的城市景觀有機(jī)結(jié)合。

輕型結(jié)構(gòu)可以看成是大型的雕塑作品，可為其周邊空間增添活力，成為周?chē)h(huán)境的補(bǔ)充和焦點(diǎn)。

⒏抵御天氣的影響：膜屋面的一個(gè)重要作用就是抵御各種天氣變化（如日曬、雨淋、風(fēng)雪等）對(duì)其內(nèi)部空間的影響，保持建筑物內(nèi)部的舒適性。選擇膜面的形態(tài)和材料時(shí)要考慮到所有可能的天氣狀況，并盡可能利用建筑本身等被動(dòng)方法來(lái)減少能量的消耗。

多孔膜材可用作遮蔽結(jié)構(gòu)。它可以控制光的透射和反射，使室內(nèi)擁有散射光，并且促進(jìn)自然通風(fēng)，使屋面溫度與周?chē)h(huán)境的溫度相同，并避免向下的熱輻射。

為了抵擋風(fēng)雪，膜面的外形應(yīng)使排水通暢使捷，避免在其上形成水兜或雪的堆積。在施加預(yù)應(yīng)力前的安裝成形階段，張拉膜結(jié)構(gòu)對(duì)這些荷載十分敏感。為了能將雨水排除，膜材和接縫須密封防水，膜邊緣也必須進(jìn)行特殊的細(xì)部設(shè)計(jì)，以防止雨水進(jìn)入室內(nèi)。

⒐可移動(dòng)性和臨時(shí)性：與其它結(jié)構(gòu)相比的另一個(gè)突出優(yōu)勢(shì)是輕型結(jié)構(gòu)對(duì)環(huán)境的影響具有可調(diào)和性。另外它還有兩個(gè)重要的特性，即可移動(dòng)性和靈活性。

結(jié)構(gòu)可以在不同的地點(diǎn)反復(fù)拆建，這就是張拉膜結(jié)構(gòu)的可移動(dòng)。它將游牧式與定居式的建筑融為一體。膜材輕柔的特點(diǎn)使其方便運(yùn)輸，且易于迅速搭建，而閑置時(shí)占用空間很小。這種特性使膜結(jié)構(gòu)十分適于用作臨時(shí)性可移動(dòng)建，特別是在發(fā)生突然災(zāi)難或遇到緊急情況而需要在短時(shí)間內(nèi)為大量人員提供庇護(hù)所的時(shí)候。

另一方面，可移動(dòng)薄膜結(jié)構(gòu)除具有與永久建筑相媲美的舒適性外，它還引入了建筑行業(yè)的一個(gè)新概念，即將房屋的所有權(quán)與土地的所有權(quán)相分離。建筑不再是不可移動(dòng)的，而是可移動(dòng)的。這種可移動(dòng)性和可重復(fù)使用的特點(diǎn)對(duì)加速現(xiàn)代城市的發(fā)展和建筑功能在某些特殊領(lǐng)域中的轉(zhuǎn)變具有重要的意義。

⒑可展性和自適應(yīng)性：可展結(jié)構(gòu)可以看作是一種人造的自適應(yīng)體系，同許多自然有機(jī)體一樣，可根據(jù)需要改變自身的形式。它們的空間布置和對(duì)天氣變化的反應(yīng)具有靈活性和自適應(yīng)性。通過(guò)控制自然光和內(nèi)部溫充可達(dá)到主動(dòng)節(jié)能的目的?？烧菇Y(jié)構(gòu)即可開(kāi)敞也可閉合，它的靈活性使其可以改變空間的屬性。精心設(shè)計(jì)的可展屋蓋的優(yōu)雅滑動(dòng)體現(xiàn)了人與自然的和諧。它被稱(chēng)作是一種創(chuàng)造，輕型與可展性的充分結(jié)合形成了“免施工房屋”的概念，這種結(jié)構(gòu)任何需要的時(shí)間或地點(diǎn)均可實(shí)現(xiàn)。

一、膜結(jié)構(gòu)采用以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法，用分項(xiàng)系數(shù)的設(shè)計(jì)表達(dá)式進(jìn)行計(jì)算。

二、膜結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)建筑物的性質(zhì)和等級(jí)、使用年限、使用功能、結(jié)構(gòu)跨度、防火要求、地區(qū)自然條件及膜材的耐用年限等要求進(jìn)行膜材選用。

三、膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)荷載、支承條件、制作加工、施工工況及其它特殊條件進(jìn)行。

四、膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)內(nèi)容包括形狀設(shè)計(jì)、荷載分析、裁剪設(shè)計(jì)、配件設(shè)計(jì)、支承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

五、對(duì)膜結(jié)構(gòu)的形狀設(shè)計(jì)、荷載分析、裁剪設(shè)計(jì)，應(yīng)在考慮施工過(guò)程的基礎(chǔ)上進(jìn)行一體化的設(shè)計(jì)。

六、膜材只能承受拉力，不能承受壓力和彎矩。

七、膜面的最大主應(yīng)力應(yīng)小于膜材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，在荷載長(zhǎng)期作用下，最小主應(yīng)力應(yīng)大于等于維持其初始平衡形狀的應(yīng)力值。

八、膜結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮膜材的松弛、徐變、老化。

九、膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮使用階段膜材替換對(duì)整體結(jié)構(gòu)的影響。

十、膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮膜材破壞時(shí)，支承結(jié)構(gòu)仍應(yīng)保持自身的強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性。

1，找形（Form-finding）或更進(jìn)一步叫“形態(tài)理論”；

2，考慮膜材松弛和各向異性下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)；

3，結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載作用下的動(dòng)力穩(wěn)定性；

4，裁剪優(yōu)化；

5，膜與索及支承結(jié)構(gòu)間的相互作用。

1，保證膜面有足夠的曲率，以獲得較大的剛度和美學(xué)效果；

2，細(xì)化支承結(jié)構(gòu)，以充分表達(dá)透明的空間和輕巧的形狀；

3，簡(jiǎn)化膜與支承結(jié)構(gòu)間的連接節(jié)點(diǎn)，降低現(xiàn)場(chǎng)施工量。

索膜結(jié)構(gòu)初始態(tài)分析

確保生成形狀穩(wěn)定、應(yīng)力分布均勻的三維平衡曲面，并能夠抵抗各種可能的荷載工況；這是一個(gè)反復(fù)修正的過(guò)程。

索膜結(jié)構(gòu)荷載態(tài)分析

張拉膜結(jié)構(gòu)自身重量很輕，僅為鋼結(jié)構(gòu)的1/5，混凝土結(jié)構(gòu)的1/40；因此膜結(jié)構(gòu)對(duì)地震力有良好的適應(yīng)性，而對(duì)風(fēng)的作用較為敏感。此外還要考慮雪荷載和活荷載的作用。

尺寸的確定

及對(duì)支承結(jié)構(gòu)的有限元分析。當(dāng)支承結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法與膜結(jié)構(gòu)不同時(shí)，應(yīng)注意不同設(shè)計(jì)方法間的系數(shù)轉(zhuǎn)換。

索膜結(jié)構(gòu)連接設(shè)計(jì)

包括螺栓、焊縫和次要構(gòu)件尺寸。

索膜結(jié)構(gòu)剪裁設(shè)計(jì)

這一過(guò)程應(yīng)具備必要的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，包括所選用膜材的楊氏模量和剪裁補(bǔ)償值（應(yīng)通過(guò)雙軸拉伸試驗(yàn)確定）。

膜結(jié)構(gòu)聲學(xué)設(shè)計(jì)

膜結(jié)構(gòu)建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)通常集中圍繞兩方面的聲學(xué)品質(zhì)進(jìn)行。第一，如何屏蔽外部噪聲對(duì)建筑內(nèi)部的影響；第二，建筑內(nèi)部輪廓對(duì)回聲作用與混響時(shí)間影響。噪聲與回聲需要考慮的因素截然不同，但兩者必須同時(shí)考慮，井評(píng)價(jià)建筑聲環(huán)境綜合品質(zhì)。

索膜結(jié)構(gòu)建筑按結(jié)構(gòu)分類(lèi)為

膜結(jié)構(gòu)建筑形式的分類(lèi)：

從結(jié)構(gòu)上分可分為：骨架式膜結(jié)構(gòu)，張拉式膜結(jié)構(gòu)，充氣式膜結(jié)構(gòu)3種形式

⒈骨架式膜結(jié)構(gòu)（Frame Supported Structure）

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。

⒉張拉式膜結(jié)構(gòu)（Tension Suspension Structure）

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)。

⒊充氣式膜結(jié)構(gòu)（Pneumatic Structure）

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。

現(xiàn)今，城市中已越來(lái)越多地可以見(jiàn)到膜結(jié)構(gòu)的身影。膜結(jié)構(gòu)已經(jīng)被應(yīng)用到各類(lèi)建筑結(jié)構(gòu)中，在我們的城市中充當(dāng)著不可或缺的角色：

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)於宇宙中的萬(wàn)有引力，獨(dú)立的受壓桿件相當(dāng)於宇宙中的星球。

PTFE

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.

PVC

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，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，國(guó)外的生產(chǎn)廠家也不多。

ETFE

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。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(chēng)“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)。生產(chǎn)這種膜材的公司很少，只有ASAHIGLAS（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。剛剛竣工的北京奧運(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?！八⒎健辈捎秒p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。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2010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，為中國(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，中國(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。中國(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(lèi)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)適合中國(guó)市場(chǎng)需求的膜材表面處理技術(shù)，對(duì)提升中國(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。

張拉膜是建筑結(jié)構(gòu)中最新發(fā)展起來(lái)的一種形式，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。

索膜結(jié)構(gòu)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)，至今已有六十多年的歷史，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。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、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。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。這類(lèi)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。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。

張拉膜結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)

只有正確表達(dá)結(jié)構(gòu)邏輯的建筑才有強(qiáng)大的說(shuō)服力與表現(xiàn)力”這句話揭示了張拉膜結(jié)構(gòu)的精髓。對(duì)于張拉膜結(jié)構(gòu)，任何附加的支撐和修飾都是多余的，其結(jié)構(gòu)本身就是造型；換句話說(shuō)，不符合結(jié)構(gòu)的造型是不可能的，因?yàn)槟菢拥谋∧げ皇秋h動(dòng)的就是缺乏穩(wěn)定性的。張拉膜結(jié)構(gòu)的美就在于其“力”與“形”的完美結(jié)合。張拉膜結(jié)構(gòu)的基本組成單元通常有：膜材、索與支承結(jié)構(gòu)（桅桿、拱或其他剛性構(gòu)件）。

膜材一種新興的建筑材料，已被公認(rèn)為是繼磚、石、混凝土、鋼和木材之后的“第六種建筑材料”。膜材本身不能受壓也不能抗彎，所以要使膜結(jié)構(gòu)正常工作就必須引入適當(dāng)?shù)念A(yù)張力。此外，要保證膜結(jié)構(gòu)正常工作的另一個(gè)重要條件就是要形成互反曲面。傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)為了減小結(jié)構(gòu)的變形就必須增加結(jié)構(gòu)的抗力；而膜結(jié)構(gòu)是通過(guò)改變形狀來(lái)分散荷載，從而獲得最小內(nèi)力增長(zhǎng)的。當(dāng)膜結(jié)構(gòu)在平衡位置附近出現(xiàn)變形時(shí)，可產(chǎn)生兩種回復(fù)力：一個(gè)是由幾何變形引起的；另一個(gè)是由材料應(yīng)變引起的。通常幾何剛度要比彈性剛度大得多，所以要使每一個(gè)膜片具有良好的剛度，就應(yīng)盡量形成負(fù)高斯曲面，即沿對(duì)角方向分別形成“高點(diǎn)”和“低點(diǎn)”?！案唿c(diǎn)”通常是由桅桿來(lái)提供的，也許是由于這個(gè)原因，有些文獻(xiàn)上也把張拉膜結(jié)構(gòu)叫做懸掛膜結(jié)構(gòu)（suspension membrane）。索作為膜材的彈性邊界，將膜材劃分為一系列膜片，從而減小了膜材的自由支承長(zhǎng)度，使薄膜表面更易形成較大的曲率。有文獻(xiàn)指出，膜材的自由支承長(zhǎng)度不宜超過(guò)15米，且單片膜的覆蓋面積不宜大于500平米。此外，索的另一個(gè)重要作用就是對(duì)桅桿等支承結(jié)構(gòu)提供附加支撐，從而保證不會(huì)因膜材的破損而造成支承結(jié)構(gòu)的倒塌。

1，預(yù)張力的大小及張拉方式；

2，根據(jù)控制荷載來(lái)確定膜片的大小和索的布置方式；

3，考慮膜面及其固定件的形狀以避免積水（雪）；

4，關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)，以避免應(yīng)力集中；

5，考慮膜材的運(yùn)輸和吊裝；

6，耐久性與防火考慮。

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。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。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(lèi)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?！爸袊?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(chēng)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(chēng)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。

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。

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。

1）膜結(jié)構(gòu)支架制作質(zhì)量與鋼結(jié)構(gòu)類(lèi)似，其最大的要求是所有鋼構(gòu)件的表面必須打磨光滑，不得有尖角毛刺，以防劃傷膜面。

2）膜結(jié)構(gòu)支架安裝質(zhì)量主要是幾何尺寸和焊縫表面質(zhì)量。為防止膜面安裝后起皺，并保證設(shè)計(jì)所需的張力，要求膜結(jié)構(gòu)的安裝尺寸誤差盡可能的小，特別是要控制支架的平行度、對(duì)角線等相關(guān)尺寸的誤差。安裝焊縫必須打磨平整，以防劃破膜面。

膜結(jié)構(gòu)的制作標(biāo)準(zhǔn)

膜材料、鋼索、附件加工必須嚴(yán)格按施工圖進(jìn)行。施工圖必須經(jīng)設(shè)計(jì)人員、審核人員企業(yè)技術(shù)負(fù)責(zé)人員簽字后作為加工依據(jù)，并存檔。

膜結(jié)構(gòu)易發(fā)生的事故類(lèi)型

1.強(qiáng)風(fēng)作用下膜材撕裂

2.困積雪造成膜材撕裂

3.火災(zāi)燒毀

鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架索膜結(jié)構(gòu)客服中心公司進(jìn)行完畢與進(jìn)行中項(xiàng)目介紹：深圳大運(yùn)會(huì)網(wǎng)架項(xiàng)目、芝加哥國(guó)會(huì)大廳平面架項(xiàng)目、北京藝體館網(wǎng)架結(jié)構(gòu)項(xiàng)目、廣州奧林匹克體育中心項(xiàng)目等.

鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架索膜結(jié)構(gòu)客服中心注冊(cè)資金2500萬(wàn)，公司固定員工4600人公司廠房建筑面積 26000 平米，生產(chǎn)能力萬(wàn)余噸，在鋼結(jié)構(gòu)，網(wǎng)架，及膜結(jié)構(gòu)施工設(shè)計(jì)方面積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和廣泛理論知識(shí)，產(chǎn)品質(zhì)量及售后服務(wù)在全國(guó)同行業(yè)中也是廣受客戶歡迎，產(chǎn)品行銷(xiāo)京、津、冀、蒙、魯、豫、吉、遼、蘇、浙、越南，新加坡等世界各地，工程主要用于混泥土無(wú)法實(shí)現(xiàn)的大跨度空間結(jié)構(gòu)如體育場(chǎng)館，會(huì)議室。加油站，收費(fèi)站，汽車(chē)展廳，企業(yè)廠房，電廠煤倉(cāng)，糧庫(kù)，匯集于各種異形公共建筑造型。

鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架索膜結(jié)構(gòu)客服中心引進(jìn)了3條H型重鋼生產(chǎn)線，5條網(wǎng)架生產(chǎn)線，2條膜結(jié)構(gòu)生產(chǎn)線，并配備十幾各種規(guī)格屋面彩板機(jī)，鋁鎂錳壓板機(jī)，C型鋼壓型機(jī)，完善了鋼結(jié)構(gòu)，網(wǎng)架，及屋面生產(chǎn)一條龍配套設(shè)施。專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)各種規(guī)格H型鋼構(gòu)件及各種型號(hào)彩色金屬壓型板、彩鋼夾芯板、C型鋼，從鋼板進(jìn)到多頭切割、自動(dòng)組立、自動(dòng)埋弧焊接、翼緣矯正、通過(guò)噴砂或拋丸除銹及涂裝等過(guò)程，企業(yè)宗旨以誠(chéng)為本以質(zhì)量求生存以量求發(fā)展的原則，不斷開(kāi)拓市場(chǎng)，追求精湛技術(shù)、以信譽(yù)為基礎(chǔ)服務(wù)于社會(huì)。

鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架索膜結(jié)構(gòu)客服中心也從事膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，膜結(jié)構(gòu)景觀小品的設(shè)計(jì)、制作安裝。公司擁有先進(jìn)的膜加工設(shè)備及檢測(cè)設(shè)備,并擁有國(guó)際先進(jìn)的膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件,是國(guó)內(nèi)最具規(guī)模的專(zhuān)業(yè)性膜結(jié)構(gòu)之一,與國(guó)外專(zhuān)業(yè)膜結(jié)構(gòu)公司建立起緊密的合作關(guān)系,引進(jìn)國(guó)際最先進(jìn)的膜結(jié)構(gòu)軟件、荷載分析、裁剪及結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件,充分保證了公司在國(guó)內(nèi)外鋼膜結(jié)構(gòu)區(qū)域領(lǐng)先技術(shù)。

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