充氣膜的前世今生
日期:2017-04-19
膜結構是輕型空間結構的一個重要分支,除豐富多彩的造型外,還有優異的建筑特性、結構特性、和適宜的經濟型,因此膜結構的誕生,就迅速在世界各地發展起來。而膜結構建筑主要分為張拉膜結構、骨架膜結構、充氣膜結構、索桁架膜結構、張拉整體與索穹頂膜結構。 充氣膜結構是一個相對密閉的空間結構,與傳統空間結構建筑不一樣的是,它通過風機向結構內部鼓風送氣,使膜結構內外保持一定的壓力差,以保證膜結構體系的剛度,維持所設計的形狀。 同時壓力控制系統可使結構維持一定的內外壓,保證結構穩定性。
1917年,英國W.Lanchester 發明了一種充氣膜結構作為右外醫院建筑屋面,這是一種安裝便捷、造價經濟的屋面體系,但是他本人并未建成。 1946年,英國人Walter Bird建成第一個現代充氣膜結構,多普勒雷達穹頂(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、德國等地建造了大量類似穹頂,最大直徑達到60m。 1970年日本大阪世博你(EXPO’70)為膜結構發展提供了契機。因日本多地震,且展館多位于軟土低級,因此,展館宜采用輕結構體系。由David Geiger完成結構設計的美國館,首次建成了大跨低輪廓充氣膜結構,平面為139m×78m的橢圓。 1972年~1984年,由David Geiger設計,Birdair公司在美國建成銀色穹頂(Silver Dome,220m×159m)等7座巨大型充氣膜結構,但多數膜結構被證明大跨度的膜結構難以有效抵抗惡劣氣候條件。 1988年,日本建成東京穹頂(Toyko Dome)。雖然充氣膜結構技術達到了一個新的臺階,但之后世界各地再也沒有建造過巨大型充氣膜結構建筑。 充氣膜結構在索穹頂體系出現之前,創造了段大跨建筑的輝煌發展史。 充氣膜結構做一種新型的空間建筑,具有傳統建筑無法比擬的優勢。特別對于需要大面積大空間的作業廠區,它比任何建筑更具有優勢,因此它可廣泛應用在需要大跨度作業空間。 因此它可應用于大面積作業車間、倉庫、體育場館、展覽館等。
充氣膜結構體育館應用及優勢 充氣膜結構是目前世界上解決大跨度項目施工最流行的工程結構,該結構通過壓力控制系統向建筑物內充氣,使覆蓋膜體產生一定的預張應力而形成建筑體的結構體系。 “氣承式”充氣膜結構是現代建筑結構形式中的一種,“氣承式” 是指用空氣支撐的建筑。將設計、制作成型的建筑膜體,固定在基礎梁的周邊,通過機械系統向室內空間充氣,使膜面逐漸膨脹成穩定形態,并承受外部荷載與作用的一種建筑形式。室內外壓力差一般在250帕左右,相當于住宅樓1層到9層大氣壓差,普通人生理上并無感覺。靠壓力差使膜結構體穩定以抵抗外界風、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構保溫技術,相當于傳統三七墻的保溫K值,制冷和供暖的能耗只用傳統建筑的三分之一。因此,充氣膜結構建筑已成為世界上最節能的建筑形式。自動供風系統采用調頻技術,根據室外風壓自動調節供風量,保障以最經濟的方式運行。充氣體育館室內壓力為自動化控制,略高于室外。因此,空氣密度大、相對含氧量高。所以,歐美國家將充氣體育館普遍應用于學校和居民社區體育館。
■ 獨特的無梁柱設計:由于是氣壓承載,氣承膜結構內并無梁柱。空間高跨比為1/4~1/2。
■ 力學性能:中等強度的PVC膜,其厚度僅0.61mm,但它的拉伸強度相當于鋼材的一半。膜材的彈性膜量較低,這有利于膜材形成復雜的曲面造型。
■ 光學性能:膜材料可濾除大部分紫外線,防止內部物品褪色。其對自然光的透射率可達25%,透射光在結構內部產生均勻的漫射光,無陰影,無眩光,具有良好的顯色性。夜晚在周圍環境光和內部照明的共同作用下,膜結構表面發出自然柔和的光輝,令人陶醉。
■ 聲學性能:一般膜結構對于低于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于防火的需求,具有卓越的阻燃和耐高溫性能,達到中國、法國、德國、美國、日本等多國標準。
■ 保溫節能:氣承膜結構外圍護是單一材料,不分外墻和屋面,沒有冷橋。外圍護可采用單層膜、雙層膜以及內部加掛保溫層等等。根據不同用途可靈活設計。利用氣承膜結構的高反射率、輕質保溫材料以及全密封結構,氣承膜結構比普通建筑節能70%以上。
■ 自潔性能:經過特殊表面處理的pvc膜材具有很好的自潔性能,雨水會在其表面聚成水珠流下,使膜材表面得到自然清洗。
■ 室內潔凈空間:由于室內氣壓大于室外氣壓,室外灰塵難以進入室內。在機械系統部分加裝空氣過濾器后,就可以用非常廉價的方式達到高潔凈度要求。
■ 現場施工周期:一般短于25天。 立志環保事業 小薄膜擔當重大責任 華北地區 充氣膜技術領導者 !