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1970年日本大阪萬國博覽會上的美國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。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、壽命長等優(yōu)點。基于這些優(yōu)點，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)用于大型體育場館、入口廊道、購物場、娛樂場、停車場、展覽會場、植物觀光園等建筑。
膜結(jié)構(gòu)建筑中最常用的膜材料
PTFE膜材料
PTFE膜材料是指在用極細(xì)的玻璃纖維編織成的基布上涂抹PTFE(聚四氟乙烯)樹脂而形成的復(fù)合材料，其特點是：強度（詞條“強度”由行業(yè)大百科提供）高、耐久性好、防火阻燃、自潔性好，而且不受紫外光的影響，使用壽命在20年以上;具有高透光性（詞條“透光性”由行業(yè)大百科提供），透光率為13%，而且透過膜材料的光線是自然散漫光，不會產(chǎn)生陰影，也不會發(fā)生眩光;對太陽能的反射率為73%，因而吸收熱量少，即使在夏季太陽暴曬的情況下，建筑內(nèi)部也不會受太大影響。
目前國外對這種膜材的開發(fā)和應(yīng)用比較成熟，生產(chǎn)廠家也很多，如德國Mehler公司、Verseidag公司，日本Taiyoko-gyo公司、中興化成工業(yè)株式會社、美國Chemfab公司、沙特阿拉伯ObeiKan公司等。國內(nèi)有寧波天塔聚氟玻纖有限公司和泰州維維高分子有限公司等。
上海萬人體育場
上海體育場看臺罩篷的膜材料為進(jìn)口玻璃纖維織物涂敷聚四氟乙烯涂層(PTFE)材料，為組合式膜結(jié)構(gòu)體系。這是膜結(jié)構(gòu)首次在我國應(yīng)用于大型永久性建筑，標(biāo)志著膜結(jié)構(gòu)建筑作為一種新的建筑結(jié)構(gòu)被我國各界人士的認(rèn)可，拉開了膜結(jié)構(gòu)建筑在我國廣泛應(yīng)用的帷幕。
PVC（詞條“PVC”由行業(yè)大百科提供）膜材料
PVC 膜材料是在聚酯纖維編織的基布上涂抹PVC(聚氯乙烯)樹脂而形成的復(fù)合材料，PVC膜材料的強度及防火性與PTFE 相比具有一定差距，使用年限一般在7到15年。為了解決PVC膜材料的自潔性問題，通常在PVC 涂層上再涂抹PVDF(聚偏氟乙烯)形成PVDF膜材料。
倫敦碗
倫敦奧林匹克體育場在奧運和殘奧期間是8萬座位的體育場，賽后轉(zhuǎn)換成一個2.5萬座位的體育場。人字形柱支承外壓縮環(huán)桁架，內(nèi)張力環(huán)采用索，其間輻射布置雙層徑向索形成索網(wǎng)，上覆112片PVC膜材張緊形成罩蓬，是典型的索系支承式膜結(jié)構(gòu)。該場館對于資源的高效利用是屬于重量級的，比其它體育場減用了75%的鋼材。
ETFE建筑膜材
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，而且機械強度高，加工性能好。近年來，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)出強大的優(yōu)勢和市場前景。這種膜材透光性特別好，號稱“軟玻璃”，質(zhì)量輕，只有同等大小玻璃的1%;韌性好、抗拉強度高、不易被撕裂，延展性（詞條“延展性”由行業(yè)大百科提供）大于400%;耐候性和耐化學(xué)腐蝕性強，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，維護費用高等，但是隨著大型體育館、游客場所、候機大廳等的建設(shè)，ETFE更突顯自己的優(yōu)勢。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)用在國外發(fā)達(dá)國家也不過十幾年的歷史。
鳥巢
北京奧運會場館“鳥巢”和“水立方”膜結(jié)構(gòu)采用ETFE膜材，是目前國內(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“水泡泡”，氣枕可以通過控制充氣量的多少，對遮光度和透光性進(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，為運動員和觀眾提供溫馨，安逸的環(huán)境。
建筑膜結(jié)構(gòu)分類
骨架式膜結(jié)構(gòu)
骨架式膜結(jié)構(gòu)是在鋼架或其他材料的骨架上鋪裝膜材料，由此構(gòu)成屋頂或外墻壁的構(gòu)造形式。造型包括平面（詞條“平面”由行業(yè)大百科提供）形，單曲面形，和以鞍形為代表的雙曲線形。
所謂支撐膜結(jié)構(gòu)實際上就是帳篷的放大，在這之前因為材料和技術(shù)的原因我們無法將帳篷做的足夠大而且耐用。弗雷·奧托可能是世界上最早采用支撐膜結(jié)構(gòu)來構(gòu)建大空間的建筑師，他設(shè)計的德國館是用高強度的金屬索與用高分子聚合材料做成的薄膜一起組合起來的具有足夠大的空間的建筑。
慕尼黑奧運會體育場
正是德國館的成功啟發(fā)了對1972年慕尼黑奧運會體育場的結(jié)構(gòu)和建筑造型的設(shè)計。
這種結(jié)構(gòu)的特點是結(jié)構(gòu)非常簡潔，便于組裝和拆卸，與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)比起來有相對低廉的造價。它的屋面用特種柔性化學(xué)材料敷貼，呈半透明狀。
充氣式膜結(jié)構(gòu)
充氣式膜結(jié)構(gòu)是向由膜結(jié)構(gòu)構(gòu)成的室內(nèi)充入空氣，并保持室內(nèi)空氣的壓力始終大于室外空氣壓力，由此使膜材料處于張力狀態(tài)來抵抗負(fù)載及外力的構(gòu)造形式，分單層結(jié)構(gòu)和雙層結(jié)構(gòu)兩種形式。
這種膜結(jié)構(gòu)可以從根本上克服傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)在大跨度(無支撐)建筑上實現(xiàn)時所遇到的困難，可創(chuàng)造巨大的無遮擋的可視空間。其造型自由輕巧、阻燃、制作簡易、安裝快捷、節(jié)能、易于、使用安全等優(yōu)點，因而使它在世界各地受到廣泛應(yīng)用。
另外值得一提的是，在陽光的照射下，由膜覆蓋的建筑物內(nèi)部充滿自然漫射光，無強反差的著光面與陰影的區(qū)分，室內(nèi)的空間視覺環(huán)境開闊和諧。夜晚，建筑物內(nèi)的燈光透過屋蓋（詞條“屋蓋”由行業(yè)大百科提供）的膜照亮夜空，建筑物的體型顯現(xiàn)出夢幻般的效果。這種結(jié)構(gòu)形式特別適用于大型體育場館、入口廊道、小品、公眾休閑娛樂廣場、展覽會場、購物中心等領(lǐng)域。
國家大劇院
張拉式膜結(jié)構(gòu)
張拉式膜結(jié)構(gòu)是通過拉索將膜材料張拉于結(jié)構(gòu)上而形成的構(gòu)造形式，膜表面通過自身曲率變化達(dá)到內(nèi)外力平衡。
在陽光的照射下，由膜覆蓋的建筑物內(nèi)部充滿自然漫射光，無強反差的著光面與陰影的區(qū)分，室內(nèi)的空間視覺環(huán)境開闊和諧。夜晚，建筑物內(nèi)的燈光透過屋蓋的膜照亮夜空，建筑物的體型顯現(xiàn)出夢幻般的效果。張拉膜結(jié)構(gòu)特別適合用來建造城市標(biāo)志性建筑的屋頂，如體育與娛樂性場館，需有廣告效應(yīng)的商場、餐廳等。
柏林奧林匹克體育場
柏林奧林匹克體育場屋面的懸挑采用鋼結(jié)構(gòu)（詞條“鋼結(jié)構(gòu)”由行業(yè)大百科提供），鋼構(gòu)件上下覆膜。主支承結(jié)構(gòu)的鋼桁架在半透明的膜下的隱約可見，桁架結(jié)構(gòu)長68米。輕質(zhì)的屋頂內(nèi)部以20個傾斜的鋼柱支撐， 直徑僅有25 cm的鋼柱有效的保證了看臺的觀賞視野不受干擾。
膜結(jié)構(gòu)建筑的優(yōu)勢
1、經(jīng)濟。膜結(jié)構(gòu)建筑的造價僅為傳統(tǒng)建筑造價的1/3至1/2 ，張拉結(jié)構(gòu)的造價根據(jù)不同的跨度和設(shè)計方案差異較大，但與傳統(tǒng)建筑方式相比，其價格效益比都非常明顯。同時，由于膜材具有一定的透光率，白天可減少照明強度和時間，能很好地節(jié)約能源，夜間彩燈透射形成的絢爛景觀也能達(dá)到很好的廣告宣傳效果。
2、工期短。膜結(jié)構(gòu)建筑工程中所有加工和制作均在工廠內(nèi)完成，可減少現(xiàn)場施工時間，避免出現(xiàn)施工交叉。與傳統(tǒng)建筑方式相比，膜結(jié)構(gòu)建筑的施工周期至少可縮短一半，一般項目可在兩個月內(nèi)竣工，施工期間不影響其他工程的施工進(jìn)度。
3、跨度大。膜結(jié)構(gòu)建筑中使用的膜材料很輕，每平方米的重量只有1公斤左右，因此膜結(jié)構(gòu)可以從根本上克服傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)在大跨度(無支撐)建筑上實施所遇到的困難，并能創(chuàng)造開闊的無遮擋可視空間，有效增加空間使用面積。目前膜結(jié)構(gòu)建筑的跨度已超過200米。
4、造型獨特，呈現(xiàn)富于變幻、新奇誘人的視覺效果，其運用范圍不僅限于體育或展覽建筑，還向房屋及景觀建筑等各個方面擴展。膜結(jié)構(gòu)工程規(guī)模可大可小，有街頭小品，也有候機大廳、體育場;壽命可長可短，可以是臨時性展篷，也可以是30年以上的長期建筑;色彩可素可花，膜材料像布一樣可以染成各種花色，尤其是膜材料的半透明性能，使夜空中的膜建筑在燈光照射下，呈現(xiàn)出夢幻般的色彩。
5、自潔性：膜結(jié)構(gòu)建筑中采用具有防護涂層的膜材料，因此具有良好的自潔效果，可利用雨水的自然沖刷進(jìn)行建筑物的外觀清潔，同時也確保了建筑的使用壽命。另外，膜結(jié)構(gòu)還具有便于運輸、易更新及不易積雪等優(yōu)點。
