膜结构与世博会
发布时间:2015年3月24日 点击数:3412
膜结构是一种融洽自然却又点缀自然的建筑,是一种在材料力学的功能上最前沿的建筑。膜结构集点的灵巧、线的轻盈浪漫、面的科学和谐,其极具现代感却又揉合某些传统因素的建筑。膜结构飘逸典雅、刚柔相济,自问世以来一直广受设计师青睐。膜结构自诞生以来就一直和世博会有着不解的渊源,可以这么说是世博会催生了膜结构,而膜结构让世博会更出彩。以下将让我们领略膜结构如何与世博结缘的。
第一次世界大战中有一位名为兰彻斯特的美国人建议利用新发明的电力鼓风机将帆布吹胀,作野战医院。像许多专利申请案一样,这只是一种构思,而没有真正成为使用的产品。
第二次世界大战后1946年,有一位名为华特. 贝尔德的人为美国军方做了一个直径 15m圆形充气的雷达罩,可以保护雷达不受气候侵袭,又可让电波畅通无阻的通过,从而使相隔了19年的专利付诸实用。
由军用转入民用,从而衍生出了一个新的工业产业-----膜结构,在1956年以后美国一共建立了约50多家的膜结构公司,制造各种膜结构建筑产品,用于体育设施、 展览场馆、设备仓库、轻工业厂房等,不一而足。但大多因设计不周全,或制作粗糙,或是业主维护不当,以致造成许多不幸事件,大多数的工厂亦因之倒闭。膜结构的发展也进入了最低谷时期。
二次大战后随着科技工业的大发展,展览业也得到空前繁荣,而世博会则是展示一个国家科技、工业发展的最佳舞台,于是膜结构与世博会便紧密联系在一起了。1960年间,德国斯图加特大学的弗赖.奥托先生,先后于1962和1965年发表了研究膜结构的成果论文,并同帐篷制造厂商合作,制作了一些帐篷式膜结构和悬索结构,其中最受人注目的是1967年在加拿大蒙特利尔世界博览会的西德馆,在欧洲,尤其是德国,可以说是开创了膜结构构商业化的先河。这个案例也被普遍认为是世界上第一个真正意义上的膜结构建筑(在上海世博会展览馆能看到其模型)。世博会后,以一美元的象征性售价转交给了加拿大蒙特利尔市政府,但非常遗憾的是由于雪载局部超载,造成局部索网撕裂,结构体系仍处于平衡状态,可是业主对它缺少维护的兴趣,一个真正的膜结构经典案例于1973年消失了。无论对于膜结构领域还是研究世博会历史,这不能不说是个很大的遗憾。
到了1968年,美国纽约的建筑师布罗迪和哥伦比亚的大卫•盖格教授合力争取到了日本大阪世界博览会美国馆的设计权。原先的经费 2500万美元,却被一再消减到250万美元,此设计组承受了无比的挑战,在穷则思变,变则通的情况下,将基地挖一大坑,将废土堆在四周,筑成围墙,其上浇注一混凝土压力环,将钢索网固定在环上,再将膜布固定在钢索网上,加以充气,就做成了9290m2的展览馆,从而开启了充气式膜结构的新篇章。
1968年到1987年之间,在美国有 8座室内运动馆是以此方法设计建造的。 在大阪世博会,盖格公司成功地向世人推出气撑式膜结构的新设计技术,而受到建筑工程界一致 认可后,又面临所使用的膜材料问题。这种膜材只有7年— 8年的寿命,在太阳紫外线及风、雨的交互作用下,膜布会变得硬脆、破裂,而失去结构性能。只有使用结构力更强的膜布材料,才能使这种大跨距的屋顶,成为永久性的建筑。与此同时,美国福特基金会下属的教育设施实验室给盖格公司一笔资金,用来开发此种永久性的建筑膜。在盖格公司领导下,同美国的杜邦公司、康宁玻纤公司、贝尔德建筑公司、化纤织布公司五家共同开发永久性的结构膜。产品很顺利地就制成了,化纤公司将康宁公司提供的玻璃纤维,先集成线再织成布纱,经过矽胶浸泡,先制成水密坯布,再多次快速放入特氟隆溶液中,使坯布两面皆有均匀的特氟隆涂层,永久性的PTFE膜正式诞生。经过加速气候实验,其物理稳定性确定后,盖格公司又设计各种结构配件及确定设计程序,以建造不同性质的膜结构。堪萨斯城的建筑师约翰•西弗率先使用此产品,在加州的拉弗恩建了一座学生活动中心,另外,几平同时即1973年在圣太•科罗拉大学的加州分校办建了一座气撑游泳馆(活动屋顶)及学生活动中心,从此永久性膜结构便正式在美国风行。进入20世纪80年代,随着计算机技术以及结构分子力学的高速发展,膜结构的设计裁剪软件不断更新进步,膜结构在欧美和日本真正进入了成熟发展阶段,这阶段的膜结构主要用于大型体育场馆,比如沙特利雅得国王体育场膜结构顶棚近10万平米。
以后的历届世博会都有着大量的膜结构场馆,如2000年汉诺威世博会法国空客公司飞机展馆,到了2005年日本爱知世博会膜结构建筑有50万平米,其中日本国家馆便代表当时膜结构的最尖端水平,而我们上海世博会的膜结构超过上届数量。它们除了广为人知的世博轴主通道永久膜结构外,在园区很都地方都将伫立着各种更环保、更便捷的临时膜结构建筑,这些造型各异的膜结构精品必将给上海世博会添加一道亮丽的风景。而且更令人可喜的是这些几年前还由外国人垄断的高科技建筑,在我们上海世博会已经大部分由我们上海本土企业完成了。我有幸作为其中的一员参与感到特别自豪,这也算我与世博的缘分吧!







