淺談膜結構的發展歷史及分類

淺談膜結構的發展歷史及分類

膜結構是一種既古老而又全新的建筑結構形式，它是隨著各類科學技術水平的不斷發展而形成的。在古代，人類首先使用植物、動物皮毛、樹皮、石頭、樹干等材料來搭建帳篷，后來逐漸發展為使用帆布、毛紡、棉紗等;發展到現在，北方游牧民族所搭建的帳篷仍然屬于此類。隨著現代建筑科技與材料科學的進步與發展，膜材現在已經發展成為有特殊涂層的高強織物薄膜材料(PVC、PTFE等)，以剛架或鋼索等輔助材料作為加強構件，通過張拉等方式使其內部產生預張力形成空間形狀。

現代意義上的膜結構的使用真正開始于1917年，英國人W.Lanchester 提出了使用鼓風機將膜布吹起來作為野戰臨時醫院的想法；到20世紀50年代，德國建筑師Otto為聯邦德國園藝博覽會設計了入口挑蓬及多功能建筑，這被大家認為是更早的張拉膜；膜結構的大量應用是在1970年，在日本的大阪博覽會，出現了美國館和日本館。膜結構建筑在中國開始較晚，早期建成的有上海八萬人體育場，該建筑的面積為3.6萬平米；隨后為迎接2008年奧運會，國內學者開始對其進行了深入研究，建成了許多典型的膜結構建筑如水立方、鳥巢、上海八萬人體育館、天津保稅區區標、世博會中軸線陽光谷、大連市體育中心等。

從結構形式上可以將膜結構劃分為三種：一是骨架式，其構成是鋼構件或其他材料支撐物作為空間結構支架，將膜材覆蓋于結構支架，從而達到膜材和骨架共同受力的結構體系；二是充氣式，把膜材固定在結構周圍，使用供氣系統使充氣膜內外存在一定的壓力差，從而形成具有特定剛度的空間結構體系；三是張拉式膜結構，首先給膜面施加一定的預應力，用邊索將膜面固定于穩定的桅桿上，從而形成具有一定形態和剛度的結構體系。