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、易于施工、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。另外值得一提的是,在陽(yáng)光的照射下,由膜覆蓋的建筑物內(nèi)部充滿自然漫射光,無(wú)強(qiáng)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(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、小品、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。
景觀膜結(jié)構(gòu)建筑
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。在陽(yáng)光的照射下,由膜覆蓋的建筑物內(nèi)部充滿自然漫射光,無(wú)強(qiáng)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(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。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。因而近來(lái)年,這類建筑越來(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。在使用期間,在雪或風(fēng)荷載作用下均能保持材料的力學(xué)形態(tài)穩(wěn)定不變。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。
1膜結(jié)構(gòu)建筑特性
(1)輕質(zhì)
膜結(jié)構(gòu)建筑雖然自重小,但是具有良好的穩(wěn)定性。因?yàn)槟そY(jié)構(gòu)并非依靠材料的重量來(lái)維持建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定,而是利用膜材的應(yīng)力能力。所以在設(shè)計(jì)造型時(shí)建筑師可以利用其輕質(zhì)的特點(diǎn)設(shè)計(jì)和組織結(jié)構(gòu)細(xì)部構(gòu)件。
(2)透光性
膜材的透光性對(duì)于建筑節(jié)能需求提供了很大的幫助。而膜材透光性和它的基層纖維、涂層、顏色密切相關(guān)的。所以想要增強(qiáng)膜材的透光性,可以通過(guò)涂層的顏色或是面層顏色來(lái)調(diào)節(jié)。
(3)柔性
膜結(jié)構(gòu)建筑的膜材是受到拉力的作用而形成的曲面結(jié)構(gòu),所以柔韌性比較好。這種張拉結(jié)構(gòu)的靈活性可以產(chǎn)生大面積的移動(dòng)且不發(fā)生永久性變形。膜材因?yàn)槿犴g性好,所以在使用時(shí)就不會(huì)因折疊而產(chǎn)生脆裂或是破損,從而延長(zhǎng)建筑使用壽命。
(4)抵御天氣的影響
膜結(jié)構(gòu)建筑最主要的功能就是抵御天氣變化對(duì)空間內(nèi)部的影響,從而保證建筑內(nèi)部的舒適度。所以在選擇膜材時(shí)對(duì)于形狀、特性都要與天氣的影響相聯(lián)系,降低氣候?qū)τ诮ㄖ呢?fù)面影響。
2膜結(jié)構(gòu)建筑類型
(1)結(jié)構(gòu)類
結(jié)構(gòu)類膜結(jié)構(gòu)主要是由膜材料、鋼結(jié)構(gòu)和鋼索以及其他膜材和鋼索構(gòu)成,根據(jù)造型的不同,可細(xì)分為骨架式膜結(jié)構(gòu)和張力式膜結(jié)構(gòu)。骨架式膜結(jié)構(gòu)是將膜材料固定在鋼材或其他堅(jiān)固的構(gòu)架上;而張力式膜結(jié)構(gòu)僅利用簡(jiǎn)單的支撐系統(tǒng)及膜材自身的張力來(lái)構(gòu)成。
(2)充氣類
充氣類膜結(jié)構(gòu)主要是利用特殊的建筑膜材來(lái)充當(dāng)外殼,利用智能機(jī)電設(shè)備向膜結(jié)構(gòu)建筑的內(nèi)部提供壓力,使整體建筑內(nèi)外壓保持正比。這種靠壓力差來(lái)支撐建筑結(jié)構(gòu)的建筑類型通常應(yīng)用于工業(yè)廠房、物流倉(cāng)庫(kù)、以及軍事設(shè)施等領(lǐng)域,具有空間大、成本低、使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。
3膜結(jié)構(gòu)建筑應(yīng)用
(1)水立方
水立方作為膜結(jié)構(gòu)建筑的典型,在外圍采用環(huán)保材料ETFE膜材,即由3000多個(gè)大小不一的氣枕組成,形狀各異,在夜晚看起來(lái)就像水在流動(dòng)一般。
(2)鳥巢
鳥巢是北京奧運(yùn)會(huì)的主會(huì)館,在外圍同樣采用先進(jìn)的ETFE膜材料,加上設(shè)計(jì)師的藝術(shù)創(chuàng)造,為大家展現(xiàn)出獨(dú)特的膜結(jié)構(gòu)建筑。
(3)天津保稅區(qū)區(qū)標(biāo)
天津保稅區(qū)區(qū)標(biāo)是膜結(jié)構(gòu)建筑的開端,而索膜結(jié)構(gòu)就是建筑的特色之一。44個(gè)獨(dú)立的膜結(jié)構(gòu)單元體和鋼結(jié)構(gòu)采用牽拉方式連接,面材采用進(jìn)口的PVC膜材精致鋪設(shè)。
(4)大連金石灘影視藝術(shù)中心
大連金石灘影視藝術(shù)中心的骨架采用雙層膜結(jié)構(gòu),而主體膜結(jié)構(gòu)為半個(gè)橢球鋼網(wǎng)殼,并且在上面直接覆蓋膜材料來(lái)提高其保溫隔熱性能。該建筑的特色在于采用了雙層膜以增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
(5)上海萬(wàn)人體育場(chǎng)
上海萬(wàn)人體育場(chǎng)的臺(tái)罩篷采用了膜結(jié)構(gòu),其外膜材料為進(jìn)口PTFE材料,主體是組合式膜結(jié)構(gòu)。標(biāo)志著膜結(jié)構(gòu)建筑作為一種新的建筑結(jié)構(gòu)受到了廣泛的應(yīng)用。