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膜結(jié)構(gòu)
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膜結(jié)構(gòu)悄然走近的新建筑形式
杜壽興
膜結(jié)構(gòu)：輕柔的特性造就獨(dú)有的非直線設(shè)計(jì)；雙向張力+鋼索實(shí)現(xiàn)大跨度、大空間；揮灑建筑師藝術(shù)表達(dá)自由、展示結(jié)構(gòu)師超凡實(shí)力……
提到膜結(jié)構(gòu)建筑，許多人會覺得陌生。但說到廣州海洋館，凡去過的人都會被那種新奇的建筑形式所吸引。廣州海洋館的海豚表演場和海獅館整個被兩個大型的篷蓋所籠罩，充滿了現(xiàn)代氣息。從2008奧運(yùn)會組委會和南京全國十運(yùn)會組委會處得知，兩會也將興建大型膜結(jié)構(gòu)建筑。
對于這種新奇的、充滿柔性藝術(shù)氣息的新式建筑，許多人不禁擔(dān)心，這看似帳篷的東西能抵抗大風(fēng)和防腐抗霉嗎?和土木建筑相比，使用年限又如何呢?
其實(shí)，早在幾年前中國已經(jīng)出現(xiàn)了此種建筑，從最初的上海八運(yùn)會體育場館到今天的廣州九運(yùn)會體育場館、深圳高新展覽館、青島頤中體育場、廣州華南新城中心廣場等，它彌補(bǔ)了傳統(tǒng)建筑材料外觀過于呆板單調(diào)的不足，以其獨(dú)特的造型、豐富的色彩成為建筑領(lǐng)域里的一個新亮點(diǎn)。
膜結(jié)構(gòu)起源于歐洲，張拉式膜結(jié)構(gòu)第一次出現(xiàn)在1964年瑞士的一次博覽會上，隨著高新材料出現(xiàn)和建造工藝的提升，現(xiàn)已成為一門專業(yè)性很強(qiáng)的建筑形式。用在建筑設(shè)計(jì)上，不僅能加強(qiáng)屋頂區(qū)域結(jié)構(gòu)，而且能擴(kuò)大建筑設(shè)計(jì)的空間、提亮室內(nèi)自然照明，現(xiàn)已進(jìn)入了大型建筑領(lǐng)域，在世界各地造就了許多成功的范例，分別應(yīng)用于娛樂、體育、商業(yè)、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。這當(dāng)中遠(yuǎn)的有2000年悉尼奧運(yùn)會場館、法國世界杯里昂熱朗體育場、英國劍橋大學(xué)研究中心，1990年大阪世博會、1992年西班牙塞爾維亞世博會、德國慕尼黑體育館；近的有2001年中國廣州九運(yùn)會場館、廣州第四屆花卉博覽會、韓日世界杯場館等等。
建筑設(shè)計(jì)師之所以采用膜結(jié)構(gòu)，主要是因?yàn)槠洫?dú)特的性能。膜結(jié)構(gòu)所用膜材料由基布和涂層兩部分組成�；贾饕捎镁埘ダw維和玻璃纖維材料；涂層材料主要是聚氯乙烯(PVC)和聚四氟乙烯(Teflon)。PVC材料的主要特點(diǎn)是強(qiáng)度低、彈性大、易老化、徐變大、自潔性差，但價格便宜，容易加工制作，色彩豐富，折疊性能好。為改善其性能，可在其表面涂一層聚四氟乙烯涂層，提高自抗老化和自潔能力。其壽命可達(dá)到15年左右。Teflon材料強(qiáng)度高、彈性模量大、自潔、耐久耐火等性能好，但價格較貴，不易折疊，對裁剪制作要求高，壽命一般在30年以上，適用于永久建筑。根據(jù)設(shè)計(jì)可抵抗強(qiáng)臺風(fēng)，如廣州海洋館的膜結(jié)構(gòu)要保證20年的使用期。同時，膜材的透光率通常為20%，且能反射掉95%的太陽能熱量，故既能節(jié)約室內(nèi)照明用電，又能保證室內(nèi)溫度適宜，非常符合節(jié)能要求。如果夜晚反打燈光，整個膜結(jié)構(gòu)呈透明狀，非常醒目。
另一方面，由于膜材是柔性織物，自重較輕。能建成大跨度；同時膜結(jié)構(gòu)表面必須有曲線起伏以便膜材張拉，故建筑設(shè)計(jì)師在從事設(shè)計(jì)時非常自由，可以設(shè)計(jì)出形式多樣、曲線優(yōu)美、充滿柔性和極強(qiáng)藝術(shù)感的造型。
膜結(jié)構(gòu)建筑除能滿足一般傳統(tǒng)的功能要求外，還具有如下明顯的優(yōu)越性：
■造價合理：膜結(jié)構(gòu)建筑的造價僅為傳統(tǒng)建筑造價的1/3～1/2左右。張拉結(jié)構(gòu)的造價根據(jù)不同的跨度和設(shè)計(jì)方案差異較大，但與傳統(tǒng)建筑方式相比，其價格效益比都非常突出。
■施工周期短：膜結(jié)構(gòu)建筑的施工周期與傳統(tǒng)建筑方式相比至少可縮短一半；一般項(xiàng)目可在兩個月內(nèi)竣工，施工期間不影響其他工程的施工。
■跨度大：目前膜結(jié)構(gòu)建筑的最大跨度已超過200米。
■造型獨(dú)特，呈現(xiàn)富于變幻、新奇誘人的視覺效果。
運(yùn)用范圍不僅限于體育或展覽建筑，已向房屋及景觀建筑等各個方面擴(kuò)展，因而具有廣闊的發(fā)展前景。
■自潔性：可利用雨水的自然沖刷進(jìn)行建筑物的外觀清潔。
■便于搬運(yùn)拆遷及更新改造。
膜結(jié)構(gòu)建筑已有數(shù)十年的歷史，是建筑設(shè)計(jì)師發(fā)揮想象力最佳的材料和建筑形式，被譽(yù)為“夢幻材料”。目前，膜結(jié)構(gòu)90%都是公共建筑。在公園、體育場館、車站、機(jī)場、港口、展覽中心、路橋收費(fèi)站、停車場、加油站、戶外公共環(huán)境等場所，都有膜結(jié)構(gòu)工程的身影，膜結(jié)構(gòu)建筑往往都成為城市、建筑群體的視覺中心點(diǎn)。膜結(jié)構(gòu)獨(dú)特而富有美感的形態(tài)、舒展的空間和親和力，一直受到公眾的贊賞。目前，在全球，索膜建筑無論在工程還是在科研領(lǐng)域都處于熱潮中。索膜建筑功能的多樣化和使用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，結(jié)構(gòu)跨度或高度不斷增大，使索膜結(jié)構(gòu)體系成為標(biāo)志性建筑。由于材料科學(xué)的迅速發(fā)展，新的優(yōu)質(zhì)建筑膜材不斷出現(xiàn)，再加上膜結(jié)構(gòu)特有的柔順的曲面、廣闊的空間、半透明的室內(nèi)環(huán)境，使得膜結(jié)構(gòu)具有廣闊的發(fā)展前景。在追求自然和環(huán)保的今天，膜建筑學(xué)正悄然走近我們。
8月22日《中國建設(shè)報(bào)》
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