膜材的發展概況和當今國內外應用狀況 淺析

　　遠古時期，人類最早的居所是帳篷。它采用樹皮、獸皮作幃幕，用石材、樹干等作支承，以后逐漸發展為天然合成材料，如棉紗、毛紡、帆布等。可以說這是最早的膜結構雛形。現代膜結構則采用鋼材、合金等作結構件，用精細化工織物作覆蓋帷幕。

　　現代膜結構體系是隨著膜材的發展而逐漸發展起來的。早期的膜材，以聚氯乙烯為表面涂層、聚酯纖維為基布的膜材為主，現稱C類膜（PVC/PES），建筑與結構受力性能均不理想。

　　二十世紀六十年代，玻璃纖維織物膜技術得到了發展，并在較大范圍內得到了應用，但表面涂層材料仍然采用聚乙烯基類，現稱B類膜。膜材強度較高、模量大、徐變小，但建筑自潔性、耐久性仍不理想。

　　直至二十世紀七十年代NASA成功研究出具有優異建筑性能的聚四氟乙烯表面涂層材料（化學名PTFE，商品名Teflon○R）。同時，玻璃纖維織物膜技術日趨成熟。使得以玻璃纖維為基布、PTFE為涂層的現代織物膜材問世，現稱A類膜，并開始工程應用。                                                              膜結構早期雛形

　隨著科學技術的發展，新型膜材ETFE、THV、FEP等的不斷問世，膜結構獲得到了迅速的發展。但以玻璃纖維為基布、PTFE為涂層的A類膜材和以聚酯纖維為基布、聚乙烯基類為涂層的C類膜仍然被認為是標準的建筑膜材。

二、膜結構的國際應用狀況

　　膜結構是一種全新的空間結構形式，造型豐富、充滿張力、空間自由靈活、重量輕、抗震性能好、建設周期短。因此許多國家的奧運會、世博會、園藝會的場館和其他民用建筑越來越多地采用膜結構。

　　現代意義上的膜結構起源于20世初。1917年英國人W.Lanchester提出了用鼓風機吹脹膜布用作野戰醫院的設想，并申請了專利。但當時這個發明只是一種構想。直到1946年，該專利的第一個產品才正式問世，Watler Bird為美國軍方設計制作的一個直徑 15m的球形充氣雷達罩。1957年他又將自家的游泳池罩在了一個充氣膜結構中，并在美國的生活雜志上作了介紹，從此這種結構形式開始被世人所認識。

三、膜結構的國內應用狀況

　　自1995年以來，薄膜結構在我國的運用也日益增多。1995年建成的北京房山游泳館（跨度33m，面積1100m2）和鞍山農委游泳館（跨度30m，面積1000m2）是我國第一次正式應用于工程的空氣支承膜結構，標志著我國內地膜結構工程的啟動。

 1997年通過引進國外膜結構技術建成的上海八萬人體育場，平面尺寸為288.4mX274.4m，覆蓋面積為2.89萬m2，由57個傘狀膜結構單元覆蓋在沿徑向、環向布置的立體桁架上，徑向桁架最大懸挑72.5m（圖1.12）。這是膜結構在大型建筑中應用的開始。之后，相繼建成了青島市頤中體育場、義烏市體育場、威海市體育中心體育場等大型體育場看臺挑篷膜結構工程。除應用于體育場外，在體育館及會展中心的建設中膜結構也得到了較多的應用。如深圳歡樂谷中心表演場（圖1.13），其結構平面形狀呈圓形，膜水平投影面積為5800m2。它由15個錐形膜單元組成，每個錐形膜單元的頂點由一根鋼管支撐，從而形成脊谷式膜單元布置結構在大型建筑中應用的開始。之后，相繼建成了青島市頤中體育場、義烏市體育場、威海市體育中心體育場等大型體育場看臺挑篷膜結構工程。

　　除應用于體育場外，在體育館及會展中心的建設中膜結構也得到了較多的應用。如深圳歡樂谷中心表演場，其結構平面形狀呈圓形，膜水平投影面積為5800m2。它由15個錐形膜單元組成，每個錐形膜單元的頂點由一根鋼管支撐，從而形成脊谷式膜單元布置.膜結構的諸多優勢已為國內外的大量工程實踐所證實。根據建筑師的創意，膜結構可以塑造出傳統建筑難以實現的許多優美的曲面造型，可以經濟合理地覆蓋大跨度空間，同時在照明、聲學、防火、保溫、節能與自潔等方面也具有許多優點。特別是2008 年北京奧運會，2010 年上海世博會和各地舉辦的大型體育活動、商展活動以及群眾性體育活動的普及等都將為膜結構的騰飛創造機遇。近年來膜結構在我國內地已得到較多應用，但仍屬起步階段，與國外先進水平相比還存在著明顯差距，因此必須充分重視新型膜材的研制、先進設計軟件的開發、結構體系的創新，同時應重視設備更新與工藝改革、健全膜結構行業組織,以適應膜結構進一步發展的需要。

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