充氣膜的前世今生
日期:2017-04-19
膜結(jié)構(gòu)是輕型空間結(jié)構(gòu)的一個(gè)重要分支,除豐富多彩的造型外,還有優(yōu)異的建筑特性、結(jié)構(gòu)特性、和適宜的經(jīng)濟(jì)型,因此膜結(jié)構(gòu)的誕生,就迅速在世界各地發(fā)展起來。而膜結(jié)構(gòu)建筑主要分為張拉膜結(jié)構(gòu)、骨架膜結(jié)構(gòu)、充氣膜結(jié)構(gòu)、索桁架膜結(jié)構(gòu)、張拉整體與索穹頂膜結(jié)構(gòu)。 充氣膜結(jié)構(gòu)是一個(gè)相對(duì)密閉的空間結(jié)構(gòu),與傳統(tǒng)空間結(jié)構(gòu)建筑不一樣的是,它通過風(fēng)機(jī)向結(jié)構(gòu)內(nèi)部鼓風(fēng)送氣,使膜結(jié)構(gòu)內(nèi)外保持一定的壓力差,以保證膜結(jié)構(gòu)體系的剛度,維持所設(shè)計(jì)的形狀。 同時(shí)壓力控制系統(tǒng)可使結(jié)構(gòu)維持一定的內(nèi)外壓,保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
1917年,英國(guó)W.Lanchester 發(fā)明了一種充氣膜結(jié)構(gòu)作為右外醫(yī)院建筑屋面,這是一種安裝便捷、造價(jià)經(jīng)濟(jì)的屋面體系,但是他本人并未建成。 1946年,英國(guó)人Walter Bird建成第一個(gè)現(xiàn)代充氣膜結(jié)構(gòu),多普勒雷達(dá)穹頂(Doppler Radome),直徑15m,矢高18.3m,采用以玻璃纖維為基布氯丁二烯橡膠為涂層的膜材。1950~1970年間,相繼在美國(guó)、德國(guó)等地建造了大量類似穹頂,最大直徑達(dá)到60m。 1970年日本大阪世博你(EXPO’70)為膜結(jié)構(gòu)發(fā)展提供了契機(jī)。因日本多地震,且展館多位于軟土低級(jí),因此,展館宜采用輕結(jié)構(gòu)體系。由David Geiger完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的美國(guó)館,首次建成了大跨低輪廓充氣膜結(jié)構(gòu),平面為139m×78m的橢圓。 1972年~1984年,由David Geiger設(shè)計(jì),Birdair公司在美國(guó)建成銀色穹頂(Silver Dome,220m×159m)等7座巨大型充氣膜結(jié)構(gòu),但多數(shù)膜結(jié)構(gòu)被證明大跨度的膜結(jié)構(gòu)難以有效抵抗惡劣氣候條件。 1988年,日本建成東京穹頂(Toyko Dome)。雖然充氣膜結(jié)構(gòu)技術(shù)達(dá)到了一個(gè)新的臺(tái)階,但之后世界各地再也沒有建造過巨大型充氣膜結(jié)構(gòu)建筑。 充氣膜結(jié)構(gòu)在索穹頂體系出現(xiàn)之前,創(chuàng)造了段大跨建筑的輝煌發(fā)展史。 充氣膜結(jié)構(gòu)做一種新型的空間建筑,具有傳統(tǒng)建筑無法比擬的優(yōu)勢(shì)。特別對(duì)于需要大面積大空間的作業(yè)廠區(qū),它比任何建筑更具有優(yōu)勢(shì),因此它可廣泛應(yīng)用在需要大跨度作業(yè)空間。 因此它可應(yīng)用于大面積作業(yè)車間、倉庫、體育場(chǎng)館、展覽館等。
充氣膜結(jié)構(gòu)體育館應(yīng)用及優(yōu)勢(shì) 充氣膜結(jié)構(gòu)是目前世界上解決大跨度項(xiàng)目施工最流行的工程結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)通過壓力控制系統(tǒng)向建筑物內(nèi)充氣,使覆蓋膜體產(chǎn)生一定的預(yù)張應(yīng)力而形成建筑體的結(jié)構(gòu)體系。 “氣承式”充氣膜結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)形式中的一種,“氣承式” 是指用空氣支撐的建筑。將設(shè)計(jì)、制作成型的建筑膜體,固定在基礎(chǔ)梁的周邊,通過機(jī)械系統(tǒng)向室內(nèi)空間充氣,使膜面逐漸膨脹成穩(wěn)定形態(tài),并承受外部荷載與作用的一種建筑形式。室內(nèi)外壓力差一般在250帕左右,相當(dāng)于住宅樓1層到9層大氣壓差,普通人生理上并無感覺??繅毫Σ钍鼓そY(jié)構(gòu)體穩(wěn)定以抵抗外界風(fēng)、雨、雪荷載,因無需任何梁、柱支撐,故可獲得最大的使用空間。白天用自然光可不用照明。充氣體育館的三層膜結(jié)構(gòu)保溫技術(shù),相當(dāng)于傳統(tǒng)三七墻的保溫K值,制冷和供暖的能耗只用傳統(tǒng)建筑的三分之一。因此,充氣膜結(jié)構(gòu)建筑已成為世界上最節(jié)能的建筑形式。自動(dòng)供風(fēng)系統(tǒng)采用調(diào)頻技術(shù),根據(jù)室外風(fēng)壓自動(dòng)調(diào)節(jié)供風(fēng)量,保障以最經(jīng)濟(jì)的方式運(yùn)行。充氣體育館室內(nèi)壓力為自動(dòng)化控制,略高于室外。因此,空氣密度大、相對(duì)含氧量高。所以,歐美國(guó)家將充氣體育館普遍應(yīng)用于學(xué)校和居民社區(qū)體育館。
■ 獨(dú)特的無梁柱設(shè)計(jì):由于是氣壓承載,氣承膜結(jié)構(gòu)內(nèi)并無梁柱??臻g高跨比為1/4~1/2。
■ 力學(xué)性能:中等強(qiáng)度的PVC膜,其厚度僅0.61mm,但它的拉伸強(qiáng)度相當(dāng)于鋼材的一半。膜材的彈性膜量較低,這有利于膜材形成復(fù)雜的曲面造型。
■ 光學(xué)性能:膜材料可濾除大部分紫外線,防止內(nèi)部物品褪色。其對(duì)自然光的透射率可達(dá)25%,透射光在結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生均勻的漫射光,無陰影,無眩光,具有良好的顯色性。夜晚在周圍環(huán)境光和內(nèi)部照明的共同作用下,膜結(jié)構(gòu)表面發(fā)出自然柔和的光輝,令人陶醉。
■ 聲學(xué)性能:一般膜結(jié)構(gòu)對(duì)于低于60hz的低頻幾乎是“透明”的。
■ 防火性能:如今廣泛使用的膜材料能很好地滿足對(duì)于防火的需求,具有卓越的阻燃和耐高溫性能,達(dá)到中國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、美國(guó)、日本等多國(guó)標(biāo)準(zhǔn)。
■ 保溫節(jié)能:氣承膜結(jié)構(gòu)外圍護(hù)是單一材料,不分外墻和屋面,沒有冷橋。外圍護(hù)可采用單層膜、雙層膜以及內(nèi)部加掛保溫層等等。根據(jù)不同用途可靈活設(shè)計(jì)。利用氣承膜結(jié)構(gòu)的高反射率、輕質(zhì)保溫材料以及全密封結(jié)構(gòu),氣承膜結(jié)構(gòu)比普通建筑節(jié)能70%以上。
■ 自潔性能:經(jīng)過特殊表面處理的pvc膜材具有很好的自潔性能,雨水會(huì)在其表面聚成水珠流下,使膜材表面得到自然清洗。
■ 室內(nèi)潔凈空間:由于室內(nèi)氣壓大于室外氣壓,室外灰塵難以進(jìn)入室內(nèi)。在機(jī)械系統(tǒng)部分加裝空氣過濾器后,就可以用非常廉價(jià)的方式達(dá)到高潔凈度要求。
■ 現(xiàn)場(chǎng)施工周期:一般短于25天。 立志環(huán)保事業(yè) 小薄膜擔(dān)當(dāng)重大責(zé)任 華北地區(qū) 充氣膜技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者 !