膜结构的起源

  膜结构(Membrane)是 20 世纪中期发展起来的一种新型建筑结构形式,是以充气膜结构的形式出现,世界上第一座充气膜结构建成于 1946 年,设计者为美国的沃尔特·勃德(W.Bird),这是一座直径为15 的充气穹顶。1967 年在德国斯图加特召开的第一届国际充气结构会议,无疑给充气膜结构的发展注入了兴奋剂。随后各式各样的充气膜结构建筑出现在 1970 年大阪世界博览会上。

  充气膜结构它是以柔性结构体系来承受风荷载和雪荷载等各种外荷载的作用,由于膜结构的特点以及膜材的特殊性,充气膜结构的设计分析过程也不同于以往的钢筋混凝土和钢结构。充气膜结构的结构计算包括初始形态分析、受荷分析及模态分析等内容。 

  充气膜结构的结构分析包括 3 个阶段:忽略其自身微小的自重和自平衡预张力,不承受任何外部荷载的零态;在确定的边界条件及施加预应力的分布和大小后所形成的初始态;在外荷载、自重及考虑材料张力作用的工作态。它们之间的膜面主应力方向、预张力的大小变化、形态变形过程和趋势等是相互联系、相互制约的,必须从全过程、一体化的角度加以考虑。

  索膜结构作为新的建筑形式自出现,特别是到了 20 世纪 70 年代以后,索膜结构的应用得到了迅速发展,在国外已逐渐应用于体育建筑、商场、展览中心、交通服务设施等大跨度建筑中,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。

  1988 年建成的日本东京室内棒球馆(Tokyo Dome“Big Egg”),是一座有 55000 个座位的体育馆(室内净面积 46767m2),该设计是建筑行业的一种强有力的蜕变过程,其蛋形屋顶为具有弹性的薄膜,一般会把巨蛋内的气压控制在比巨蛋外高 0.3%以维持蛋顶外型。结构从根本上克服传统结构在大跨度(无支撑)建筑上实现时所遇到的困难,创造了巨大的无遮挡的可视空间。其造型自由轻巧、阻燃、制作简易、安装快捷、节能、使用安全等优点。

  另外值得一提的是,在阳光的照射下,由膜结构覆盖的建筑物内部充满自然漫射光,无强反差的着光面与阴影的区分,室内的空间视觉环境开阔和谐。夜晚,建筑物内的灯光透过屋盖的膜照亮夜空,建筑物的体型显现出梦幻般的效果。

深圳市金鑫空间膜结构建筑设计院是国内顶尖的膜结构建筑设计单位,是一家专注于膜结构建筑设计与研究的设计院。业务涉及张拉膜结构、骨架式膜结构、充气膜结构、钢结构;对PVC、PTFE、ETFE膜材有着丰富的设计经验。我们尤其擅长大跨度结构、异性空间结构、索结构、封闭式建筑以及开启结构的设计与研究,涉及的领域有景观膜结构、停车棚膜结构、体育设施膜结构、污水加盖池膜结构等。