引言:材料是现代设计三大支柱之一,它是随着人类对材料的逐步深入认识和社会的发展而产生的。近年来,随着建筑空间观念的日益深化以及科学手段的不断提高,“回归自然”已是现代建筑环境学发展的主流。室内外的视线越来越模糊,出现了许多亦内亦外、相互渗透的不定的空间,人们生活水平不断提高,工业生产、文化、体育等事业不断进步,大大增强了社会对空间结构,尤其是大跨度高性能空间结构的需求。再加上计算理论的日益完善以及计算机技术的飞速发展,使得对任何极其复杂的三维结构的分析与设计成为可能。

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 , 它起源于远古时代人类居住的帐篷。膜结构大部分由钢材和索构成,另外与结构相结合的膜材也逐渐走向功能化、智能化。这种新型建筑结构形式 , 是由多种高强薄膜材料及加强构件通过一定方式使其内部产生一定的预张应力以形成某种空间形状 , 作为覆盖结构 , 并能承受一定的外荷载作用的一种空间结构形式。

膜结构可分为充气膜结构和张拉膜结构两大类: 充气膜结构是靠室内不断充气 , 使室内外产生一定压力差 ( 一般在10?~ 30?水柱之间 ), 室内外的压力差使屋盖膜布受到一定的向上的浮力 , 从而实现较大的跨度。充气式索膜建筑历史较长,但因其在使用功能上明显的局限性,如形象单一、空间要求气闭等, 使其百富策略白菜网面较窄,但充气式索膜体系造价较低,施工速度快,在特定的条件下又有其明显的优势。

张拉膜结构则通过柱及钢架支承或钢索张拉成型 ,其造型非常优美灵活,可谓索膜建筑的精华和代表。由于其建筑形象的可塑性和结构方式的高度灵活性和适应性,此种方式的百富策略白菜网极其广泛。有人又将张拉式再分为索网式、脊谷式等等。张拉式索膜体系富于表现力、结构性能强,但造价稍高,施工精度要求也高。

膜结构突出特点之一就是它形状的多样性,曲面存在着无限的可能性。膜结构的对于气承式空气膜结构来说,充气之后的曲面主要是圆球面或圆柱面,可能没有太多的选择余地。而对于以索或骨架支承的膜结构,其曲面就可以随着建筑师的想象力而任意变化。

膜结构的兴起为探索建筑物中柔性部分的表现力提供了新的机会,这些机会来自于张拉膜结构的3种基本品质——薄、张、透。

张拉结构及膜材的名称已经明确的它的一个基本特征:薄。

膜结构从现代主义运动初期以厘米的计程度到现在把水平构建的“薄度”缩减到一个数量级,可以如纸,如纱般的存在与大地之上,当从高处或空中鸟瞰时,它的巧致与轻盈,带给观者及其愉悦的超现实审美体验。

膜材是柔性材料,必须通过充分的张拉才能达到稳定的状态,实现定位与安装。这就形成了膜结构的另一个基本特征:张。

所谓膜材的张拉及类似于布料的绷紧拽平。绷紧和拽平的过程会在柔性材料的表面,由两组反向相交的应力线生成受力表面,形成隐含的应力集中区域, 这些区域的布局直接影响了拉力传递的线路,勾勒出了被张拉材料隐含的肌理。如果其中一组应力线作为水平环,另一组成放射状,就形成了放射状帐篷。好比自然界中植物的花瓣、叶片也都是按照一定肌理生长出来的延展的薄片;与虽然它们成片膜结果尺度不同,但在力学上的确有着很多类似之处。张拉结构体系还有很多其他的变形方式。它们都类似的目的:通常是为了创造更大的跨距,更高的室内空间,更低的边界,以及减少室内支撑。它们都运用很少的基本空间元素生成。

膜材自身很薄,在建筑上使用时又必须通过张拉, 因而他先天具有较好的透光能力。这就决定了,他在分隔建筑室内空间方面的又一重要属性:透。

灵感来源于水滴国家游泳馆“水立方”的充气膜单元的膜结构把“透”性展现的淋漓尽致。光线在室内外之间传递在“水立方”膜材与骨架的过滤下, 都能形成一种均匀的、轻盈的、同时又夹带着朦胧刺激的效果。

过去人们习惯地把膜结构看作是个帐篷,而帐篷只能算是一个临时性建筑 -- 不够牢固、不能防火、又不能保暖或隔热。如今对采用膜结构的帐篷却要刮目相看了,其中的关键问题就是材料。

材料的判断和选择是建筑设计师的设计作品成败的关键,因为材料在某种程度上决定了建筑的形式, 气质和品质,以及给人的心理感受,不同材质的特征和属性可以让建筑师有所选择,同时又在考验着设计师是否对材料的特性有足够的认识,从而把恰当的材料用恰当的方式用在恰当的地方。

膜材的特点在于可完成任何多变的造型,直接打破了传统建筑造型困难的劣势,建筑师就可以利用膜建造各种几何形式简单的抑或复杂的的建筑表面,在获得外在形体表现和内部空间的围合的同时,得到特别的光线效果。(白天透进阳光,夜晚透出灯光)和空间氛围,这是其它材料很难做到的。

我们国家体育场“鸟巢”屋顶的双膜结构—上层透明ETFE膜结构,在阳光的照射下透过膜材形成漫射光,使膜覆盖空间内达到和室外几乎一样的自然效果,下层半透明的PTFE膜结构,作用是透光但模糊钢结构形成的阴影、吸声、遮蔽屋顶内设备,以及场内表演时作为作为大型投影背景天幕屏,使光线在一个富有韵律的空间里扮演着重要的角色。

在展览会场上膜结构会用来搭建各种造型的展位,根据龙骨的弯曲形状来确定天花的整体形状,所以造型随意,多样,让设计师具有更广阔的创意空间 , 丰富色彩的选择和随意多样的造型,适合展示设计要求的前卫色彩和造型。

由于展览会都是临时性的,需要安装方便,膜结构更是符合了这一特性,快捷的安装尤其适合展览会场的装饰要求。可直接安装在墙壁,木方,钢结构, 石膏间墙和木间墙上,适合于各种建筑结构。龙骨只需要螺丝钉按照一定的间距均匀固定即可,安装十分方便。膜结构材料像镜子一样的光面,能在视觉上反映产品的光亮度并在围合成的墙壁上,透光膜能有机地同各种灯光系统(如霓虹灯,荧光灯)或多媒体投影结合展现梦幻般的完美效果。

膜材具有造型轻巧自由、美观;透光、节能、环保,优良的阻燃性能;防污自洁性能;安全、寿命长等。另外与结构相结合的膜材也逐渐走向功能化、智能化。基于这些优点,建筑膜材脱颖而出,膜结构百富策略白菜网于大型体育场馆、入口廊道、购物场、娱乐场、停车场、展览会场、植物观光园等建筑。膜结构还可用来覆盖各种不同的小型建筑,如加油站、收费站、服务中心、大门入口以及遮阳设施、候车亭、电话亭、走廊、厕所上也都出现了用膜材构成形式各异的建筑小品,虽然每个工程的面积只有几百平方米,但工程的数量很多,把全国的工程加起来,膜的数量就很可观了。

中国现代空间结构的发展受到了西方国家先进技术的影响。近几年来,在膜结构百富策略白菜网上显示了活跃的趋势。虽然一开始工程规模不大,但已逐渐扩展到更大的面积和跨度。所采用的技术与材料在某种程度上还要依靠国外,但预计会有更多的工程依靠自己的力量来完成。膜结构形状的千变万化突出地表现在历年各国举行的博览会上。在这些博览会上,大大小小的展览馆,无不以新颖奇特的造型来吸引观众,而膜结构就能用来达到这样的目的。目前国内膜结构发展振奋人心,环顾整个中国大地,新的体育中心正在一个接一个的规划, 膜结构成为覆盖主体育场的优选, 随着一些大型体育馆、上海世博会和广州亚运会等国际盛会的举办,为我国膜结构的发展带来了机遇和挑战。由于我国经济实力的增强,逐渐具有建造超大跨度空间结构的能力,膜结构在我国也必将有更大的发展。

膜结构所用材料是一种在经济上和环境上均有效的材料,他凭借着科学技术的革新和发明,其品质在不断地改善和提高,质保期限也从最早的5年 ,10年15年,到现在的25年。其使用寿命远远地超越了保质期限,材料被更多的运用于大型项目,永久性伙伴永久性建筑上。材料在寿终正寝后对于环境的影响也大大的减少,由于可循环利用,减少了废料对资源的消耗,透光性可有效的利用自然光,节约能源;膜结构建筑既能满足经济的要求,照顾到生态环境 ,还能能达到很好的视觉效果。PTFE、ETFE,e PTFE膜材, 自自身就有净化空气吸附甲醛的的作用,保护环境。

罗丹说 :“美是到处都有的。对于我们的眼睛, 不不是缺少美,而是缺少发现。”我们不仅要善于在生生活中发现美,还应当善于在材质中发现美。一定的材材料适于一定的造型,恰当的材料选择对于作品表现有有着事半功倍的作用。膜结构把结构逻辑与技术手段作作为艺术表现的基础,达到了更高层次上的结构与技术术的统一。它造型活泼多样,富有时代气息,在提倡““绿色建筑”的21世纪,膜结构必将越来越多的百富策略白菜网用在各种各样的工程中,成为空间结构发展的主流。所所以,我们必须加以选择、利用、发挥它与特定造型相相适应的质地特性和表现力。在材料的利用过程中, 保保持敏锐的感觉,抓住材料的内在特性,达到形式与材材料内在品质的完美统一。