膜结构建筑适用性展望

时间 :2019-09-18

膜结构更大 的优点在于其极小的面密度及相对较高的透光度,良好的回收性能及较佳的施工性能。

膜材料的极小的面密度及相对较高的透光度使其成为某些场所替代玻璃的优良建材。首先是用于建筑屋顶,做采光天窗、采光屋顶或者作为庭院覆盖。玻璃天窗和采光屋顶特别是平天窗容易产生眩光,需要进行光线反射与遮挡处理,膜材料与玻璃保温性能相近,但是其透光度确是可以设计的,选用不同型号的膜就可以满足建筑对采光照度与光线的要求。如日本南西游艇俱乐部采用气囊式膜结构屋顶,德国奥斯纳布吕克会议大楼采用双层膜结构屋顶。近年来我国北方某些地区为了创造舒适的室外环境,会把庭院进行封闭处理,材料一般是玻璃;但是显然与玻璃性能相近的膜材料更适合于这个场合,这种封闭结构是临时性的,冬季覆盖减少热量丧失,夏季打开加强通风。膜结构的轻质、施工便利的特点使其应用更合理。

膜结构较佳的施工性能和极小的面密度,及良好的回收利用性能使其非常适合于临时性建筑及需要常常移动的建筑,是临时性建筑及可移动建筑的更佳 选择。这主要是由于膜结构施工的便利性及良好的回收利用性能,比较直观的展现是在博览会建筑中的应用,以及临时性室外展厅中的应用;而膜结构在可移动建筑中的应用主要是由于其良好的施工性能及极小的面密度,就如房车为我们的生活带来的改变。可移动的建筑也会为我们的生活提供一个全新的选择变,如纽约移动的音乐馆,采用膜结构形式,这个建筑可由7量卡车组成的车队从一个地点运输到另一个地点。舞台全部机械化一搭建膜结构屋顶和扩音塔架只需要六个小时。可移动建筑是施工、勘测等行业的 ,可以在工作地点附近快速搭建,还可以在工作完成后迅速转移是这类行业对建筑的要求,由此可见,如果用膜结构设计可移动居住建筑、可移动工棚,高度机械化可以大大节省人力物力。而可移动厂房,如富士康可移动洁净厂房的设计是工厂可以机动,可以根据情况不同改变其工作地点,具有很强的灵活性。可以预见这种充满机动性灵活性的结构形式在未来一定能取得良好的应用。

而膜结构的极小的面密度和相对较高的透光率,也使其非常适合大跨度或高层建筑,现阶段在体育馆、展览馆及交通建筑这类大跨度建筑中运用较多。各种结构形式各种膜材质类型的膜结构都在大跨度建筑中得到较好的应用。但是在高层建筑中膜结构运用较为罕见,特别是高层膜结构的立面运用更少。Nicholas Orimshaw在塞尔维亚世博会的英国展厅设计中将展厅一个侧面设计为略微弯曲的膜结构, 从技术和形式层面上向人们证明了膜结构应用于垂直侧面结构的可行性;基于这一基础W·S·Atkins等设计了迪拜的帆船酒店,其部分立面采用了双层膜结构,体现出海边帆船的效果。膜结构很少用于建筑立这主要是由于膜表皮有极大的柔性,高层建筑高度越高风力产生的影响越大,而膜材料的柔性及其与钢结构连接的不坚固性使其在高层建筑中的设计施工计算非常艰难,而且不利于建筑有明显硬朗边界的形态的保持。但是随着建筑技术,建筑理论及建筑形式的发展,可以预知膜材料可以在形态更有特点更具柔性的高层建筑形态中得到更好的使用;而且随着膜材料性能及膜结构形式的发展,膜结构也可以展现出坚硬的边界,其极轻的质量非常适合于高层建筑,可以大大的减少支撑结构的重量与体积。现阶段最适宜于高层建筑立面的膜结构是施加预应力的膜材料形成的骨架膜结构。但是随着建筑材料和施工技术的提高,及实验手段和计算机模拟技术的进步,膜结构一定能在高层建筑中得到更广泛的应用。

膜结构发源于某些游牧民族的古代帐篷,是居住类型建筑,但是现代膜结构主要运用于公共建筑,在居住建筑领域没有显著发展。主要由于现代膜结构形式与常规居住建筑形式存在较大差异而且居住建筑对舒适性要求更高。但也不乏各种膜结构与居住建筑结合的尝试,单层透明ETFE膜结构传热系数及透光率与玻璃类似,在使用中可以替代玻璃,正如需要窗框与其他建筑材料相结合,膜材料也需要框架解决与其他材料的结合及变柔为刚的作用。而不透明膜材料与保温材料配合使用,起到围护作用。膜结构用作建筑墙体部件的研究在20世纪70年代中期就已存在,用标准的可购得的膜为材料,并用发泡聚氨酯泡沫塑料或空气确保墙体的稳定性,研究重点包括简单木构架的可行性,膜结构与墙面结合方式以及避免破坏,隔热、蓄热及温湿度调节等方面内容。研究取得了一定成果,拓宽了轻质外墙结构设计范围,但是由于美观、坚固、经济、能耗等方面的问题,膜结构在居住建筑、办公建筑中使用宾部广泛。但是随着膜材料的发展未来这种轻质透光材料可以获得很好的使用。