膜结构建筑作为新的建筑形式于本世纪五十年代在国际上开始出现,至今已有四十多年的历史,特别是到了七十年代以后,膜结构的应用得到了迅速发展。膜结构的出现为建筑师们提供了超出传统建筑模式以外的新选择。

    工程案例 

 

大连金石滩影视艺术中心

    为骨架式双层膜结构,主体膜结构为半个椭球钢网壳上面直接覆盖膜材料,椭球网壳平面长轴60米、短轴45米、高16米;为提高其保温隔热性能,本工程采用了双层膜,膜层间距475mm。该项目荣获中国空间结构优秀工程三等奖。

    天津保税区区标时至今日,完成于1998年5月14日的天津保税区区标膜结构工程,已经成为中国膜结构业界的里程碑,它标志着中国膜结构划时代的开始,其中索膜结构是此工程的重点内容,44个独立的膜结构单元体和钢结构采用牵拉方式连接,面材为法国法拉利公司生产的型号为1002T。

北京雕塑展览中心

膜结构建筑类型

结构类

结构类膜结构的主要构成部件就是膜材料、钢结构和钢索,不同的和钢索,其性能及价格各不相同。结构类造型可分为以下二类:

1. 骨架式膜结构

2. 张力式膜结构 

充气类

充气类膜结构建筑学名为气承式膜结构建筑,它是用特殊的建筑膜材(材)做建筑外壳,配备一套智能化的机电设备在完全密闭的内部提供空气压力,使整体建筑内部始终保持对外部环境的正压,靠内外部压力差把支撑起来的一种建筑结构系统,应用于工业厂房、物流仓库、体育娱乐和军事设施等领域,具有超大空间、建筑灵活性强、安装周期短、建筑成本及维护费用低、能耗低、环保、超强的耐用性和、自重轻等特点,使用年限能达到35年以上。

特性

膜结构建筑作为一种建筑体系所具有的特性主要取决于其独特的形态及本身的性能。恰由于此,用膜结构可以创造出传统建筑体系无法实现的设计方案。

轻质

张力结构自重小的原因在于它依靠形态而非材料来保持结构的稳定性。从而使其自重比传统建筑结构的小得多,但却具有良好的稳定性。建筑师可以利用其轻质大跨的特点设计和组织结构细部构件,将其轻盈和稳定的结构特性有机地统一起来。

透光性

透光性是现代膜结构被广泛认可的特性之一。的透光性可以为建筑提供所需的照度,这对于建筑节能十分重要。对于一些要求光照多且亮度高的商业建筑等尤为重要。通过自然采光与人工采光的综合利用,膜材透光性可为建筑设计提供更大的美学创作空间。夜晚,透光性将膜结构变成了光的雕塑。

膜材透光性是由它的基层纤维、涂层及其颜色所决定的。标准膜材的光谱在10%~20%之间,有的膜材的光谱透射比可以达到40%,而有的膜材则是不透光的。膜材的透光性及对的选择可以通过涂层的颜色或是面层颜色来调节。

柔性

张拉结构的灵活性使其可以产生很大的位移而不发生性变形。的弹性性能和水平决定了膜结构的变形和反应。适应自然的柔性特点可以激发人们的建筑设计灵感。

不同的膜材的柔性程序也不相同,有的膜材柔韧性极佳,不会因折叠而产生脆裂或是破损,这样的材料是有效实现可移动、可展开结构的基础和前提。

雕塑感

建筑的独特曲面外形使其具有强烈的雕塑感。膜面通过张力达到自平衡。负高斯膜面高低起伏具有的平衡感使体型较大的结构看上去像摆脱了重力的束缚般轻盈地飘浮于天地之间。无论室内还是室外这种雕塑般的质感都令人激动。

安全性

按照现有的各国规范和指南设计的的轻型具有足够的安全性。轻型结构在地震等作用下能保持很好的稳定性。

由于轻型结构自重较轻,即使发生意外坍塌,其危险性也较传统建筑结构小。膜结构发生撕裂时,若结构布置能保证、梁等刚性支承构件不发生坍塌,其危险性会更小。

膜结构的柔性使其在任一荷载作用下均以有利的形态承载。当然,结构的布置和形状要根据荷载情况来进行设计和调整。设计要确何膜面与其辅助结构协调工作,以避免力在膜面或辅助结构上集中而达结构破坏的。

功能

由于建筑的自身特性,其可以满足从简单遮阳结构到功能复杂的大型建筑等许多不同的要求,并且对于有些功能要求只有它才是为适合的。

极具表现力的建筑形态

轻型结构可以看成是大型的雕塑作品,可为其周边空间增添活力,成为周围环境的补充和焦点。

抵御天气的影响

膜屋面的一个重要作用就是抵御各种天气变化(如日晒、雨淋、风雪等)对其内部空间的影响,保持建筑物内部的舒适性。选择膜面的形态和材料时要考虑到所有可能的天气状况,并尽可能利用建筑本身等被动方法来减少能量的消耗。

为了抵挡风雪,膜面的外形应使排水通畅使捷,避免在其上形成水兜或雪的堆积。在施加前的安装成形阶段,建筑对这些荷载十分敏感。为了能将雨水排除,和接缝须密封防水,膜边缘也必须进行特殊的细部设计,以防止雨水进入室内。

可移动性和临时性

与其它结构相比的另一个突出优势是轻型结构对环境的影响具有可调和性。另外它还有两个重要的特性,即可移动性和灵活性。

结构可以在不同的地点反复拆建,这就是建筑的可移动。它将游牧式与定居式的建筑融为一体。轻柔的特点使其方便运输,且易于迅速搭建,而闲置时占用空间很小。这种特性使膜结构十分适于用作临时性可移动建,特别是在发生突然灾难或遇到紧急情况而需要在短时间内为大量人员提供庇护所的时候。

可展性和自适应性

可展结构可以看作是一种人造的自适应体系,同许多自然有机体一样,可根据需要改变自身的形式。它们的空间布置和对天气变化的反应具有灵活性和自适应性。通过控制自然光和内部温充可达到主动节能的目的。可展结构即可开敞也可闭合,它的灵活性使其可以改变空间的属性。精心设计的可展的优雅滑动体现了人与自然的和谐。它被称作是一种创造,轻型与可展性的充分结合形成了“免施工”的概念,这种结构任何需要的时间或地点均可实现。