淺談膜結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷史及分類(lèi)

淺談膜結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷史及分類(lèi)

膜結(jié)構(gòu)是一種既古老而又全新的建筑結(jié)構(gòu)形式，它是隨著各類(lèi)科學(xué)技術(shù)水平的不斷發(fā)展而形成的。在古代，人類(lèi)首先使用植物、動(dòng)物皮毛、樹(shù)皮、石頭、樹(shù)干等材料來(lái)搭建帳篷，后來(lái)逐漸發(fā)展為使用帆布、毛紡、棉紗等;發(fā)展到現(xiàn)在，北方游牧民族所搭建的帳篷仍然屬于此類(lèi)。隨著現(xiàn)代建筑科技與材料科學(xué)的進(jìn)步與發(fā)展，膜材現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展成為有特殊涂層的高強(qiáng)織物薄膜材料(PVC、PTFE等)，以剛架或鋼索等輔助材料作為加強(qiáng)構(gòu)件，通過(guò)張拉等方式使其內(nèi)部產(chǎn)生預(yù)張力形成空間形狀。

現(xiàn)代意義上的膜結(jié)構(gòu)的使用真正開(kāi)始于1917年，英國(guó)人W.Lanchester 提出了使用鼓風(fēng)機(jī)將膜布吹起來(lái)作為野戰(zhàn)臨時(shí)醫(yī)院的想法；到20世紀(jì)50年代，德國(guó)建筑師Otto為聯(lián)邦德國(guó)園藝博覽會(huì)設(shè)計(jì)了入口挑蓬及多功能建筑，這被大家認(rèn)為是更早的張拉膜；膜結(jié)構(gòu)的大量應(yīng)用是在1970年，在日本的大阪博覽會(huì)，出現(xiàn)了美國(guó)館和日本館。膜結(jié)構(gòu)建筑在中國(guó)開(kāi)始較晚，早期建成的有上海八萬(wàn)人體育場(chǎng)，該建筑的面積為3.6萬(wàn)平米；隨后為迎接2008年奧運(yùn)會(huì)，國(guó)內(nèi)學(xué)者開(kāi)始對(duì)其進(jìn)行了深入研究，建成了許多典型的膜結(jié)構(gòu)建筑如水立方、鳥(niǎo)巢、上海八萬(wàn)人體育館、天津保稅區(qū)區(qū)標(biāo)、世博會(huì)中軸線陽(yáng)光谷、大連市體育中心等。

從結(jié)構(gòu)形式上可以將膜結(jié)構(gòu)劃分為三種：一是骨架式，其構(gòu)成是鋼構(gòu)件或其他材料支撐物作為空間結(jié)構(gòu)支架，將膜材覆蓋于結(jié)構(gòu)支架，從而達(dá)到膜材和骨架共同受力的結(jié)構(gòu)體系；二是充氣式，把膜材固定在結(jié)構(gòu)周?chē)?，使用供氣系統(tǒng)使充氣膜內(nèi)外存在一定的壓力差，從而形成具有特定剛度的空間結(jié)構(gòu)體系；三是張拉式膜結(jié)構(gòu)，首先給膜面施加一定的預(yù)應(yīng)力，用邊索將膜面固定于穩(wěn)定的桅桿上，從而形成具有一定形態(tài)和剛度的結(jié)構(gòu)體系。