哈爾濱工業大學6.2 膜結構建筑ArchitecturalPerformanceof

MembraneStructures一、膜結構建筑的發展

曲面存在著無限的可能性，這意味著膜結構的形狀可以隨著建筑師的想象力而任意變化。前提是符合力學原理！1古老的膜結構TheAncientTension

StructuresAnoldChinese

drawing2Nomadsheltersin

Iran現代膜結構發展歷程Historyofmembrane

structures20世紀50年代早期的充氣膜結構出現，并用于商業中。20世紀70年代以大阪世博會為開端，膜結構開始在世界范圍內得到應用。20世紀80年代初PTFE膜材出現，膜結構被正式用于永久性建筑中1997年上海八萬人體育場建成，標志著膜結構在中國興起3推動膜結構發展的重要人物Somepersonsweshould

rememberWalter Bird早期的充氣膜結構的開拓者，Birdair公司創始人。David Geiger大阪世博會美國館的建造者，索穹頂結構的首創者Frei Otto（1925- ）現代膜結構理論的奠基人。推崇“原始建筑學” ，即用“最少的”的材料來表現最樸素的自然之美。他認為：建筑藝術的目的不是為了炫耀技術，而是更好地表達自然。4WalterBirdatopaBirdair

radome5第一個現代大跨度膜結構日本大阪世博會美國館， 1970年氣承式膜結構，140×83m6蒙特利爾體育場MontrealOlympicStadium,

Canada7是1976年奧運會的主賽場。開合式膜屋蓋由26根鋼索懸吊在175m高的斜塔上。漢城奧運會體操館和擊劍館OlympicGymnasticsArena&FencingArena,Seoul,1986體操館，D=120m8擊劍館，D=93m1988年第24屆漢城奧運會主賽館；是世界上首次在大型場館中采用索穹頂體系。莫斯科奧運會中心體育館OlympicGymnastics,Moscow,

19801980年第22屆莫斯科奧運會主賽館；采用鋼懸膜結構。9佐治亞穹頂GeorgiaDome,Atlanta,Georgia,

19921996年第26屆亞特蘭大奧運會主場館。橢圓形平面240m×192m，是世界上最大的索膜結構。10現代膜結構發展的原動力11－材料與結構形式的不斷創新大阪美國館——140m×83.5m東京后樂園——

最大跨度201m佐治亞穹頂——

240mxl92m沙特吉達機場候機大廳——覆蓋的面積42萬m2標志物12加油站13雨篷14廣場小品15過街天橋16室內游泳館17膜結構在我國的應用Membranestructuresin

China上海八萬人體育場199718北京房山游泳館BeijingFangshanSwimmingStadium,

199619天津保稅區區標TianjinTaxDistrict,

Tianjin20長沙世界之窗劇場ATheaterin

Changsha，199721深圳歡樂谷AGameCenterin

Shenzhen，1998脊谷式膜結構，D=98m覆蓋面積5800m2采用PVDF膜材22東方明珠游船碼頭ShanghaiFerryTerminal

Roof，1999海鷗造型，覆蓋面積3600m2，采用PTFE膜材，覆蓋在平行布置的鋼拱桁架上。23昆明世博園藝術廣場TheArtSquareat

Expo’9924杭州健身中心HangzhouSportCenter,

Zhejiang,199925游泳館：鋼桁架+脊谷式膜結構覆蓋面積4280m2雙層PVC膜材威海體育場Weihai

Stadium，200126博敖亞洲經濟論壇27黃埔體育場二、膜結構的建筑設計要點排水采光聲學問題隔熱與保溫防火281

排水

Drainage29膜表面應具有足夠的坡度以解決排水和積雪問題。通常膜面的坡度應不低于20%多數膜結構采用無組織排水方式，但應盡量避免雨水沿建筑物的主要朝向一側流下，同時還應注意對地面和墻面的污染。在某些情況下，可利用建筑物自身的某些形狀特點，解決排水問題

……30幾種常見的膜面排水方式1 23 4312.

采光Lighting膜材的透光率在7%～15%左右；白天無需要照明，節約能源；膜結構特別適用于體育設施、展覽廳和天井等對采光要求較高的建筑。當采用內部照明時應注意燈具與膜面距離3.

聲學問題33Acoustic建筑物內部的聲音反射膜材對聲波具有很強的反射性，會使音樂演出的聲音變得模糊；尤其對于某些具有內凹面的建筑，如充氣膜結構或拱支式膜結構，頂棚會使聲波反射匯集。建筑物對外部噪聲的屏蔽通常單層膜的隔音性能僅在10dB左右，故僅能用于對隔音要求不高的建筑物。4.

隔熱與保溫 Thermal

Insulation34單層膜材的保溫性能大致相當于夾層玻璃，故僅適用于敞開式建筑或氣候較溫暖的地區。當對建筑物的保溫性能要求較高時，可采用雙層或多層膜構造來解決，一般雙層之間應有適當的空氣隔層（25～30cm左右）。當在游泳池、動物園和植物園等建筑中采用雙層膜構造時，應注意膜內部的結露問題。一般可通過安裝空氣循環系統等措施來解決。哈爾濱國際會展體育中心原方案35加拿大林賽體育中心LindsayParkSports

Centre,Canada,1984

索網下設有纖維棉保暖層，不但能防寒,還能透過4％的光線，這就足以在白天不用人工采光。此外在保暖層下面還有一層很薄的蒸氣絕緣層,能起吸音作用。36日本秋田—天空穹頂SkyDome,Akita,Japan,

1990Span: 130m×100m;Height:

30mRoof: PTFE

（單層）屋蓋的格構式空間拱系沿長向為空腹拱、沿短向為鋼管拱。利用緊貼膜面的鋼管拱作為通道，向其中送暖風，對屋蓋起融雪作用。375.

防火38Fireproofing一般認為，PTFE膜材是不可燃材料，PVC膜材是阻燃材料。對于永久性建筑，宜優先選用不可燃類膜材。當采用阻燃類膜材時，應根據消防部門的要求采取適當措施。例如，應保證建筑物的頂棚與地板之間的距離在8米以上，并且避免膜材及其連接件與可能存在的火源接觸。三、膜結構的造價構成及估算39膜結構工程的造價包括設計費材料費用加工制作費用安裝費用管理費及利稅其中材料及加工制作費用包括膜材料、輔料、索及索具、支承鋼結構等分項。膜材料費用及工程造價估算40在估算膜材費用時，要注意膜面投影面積、膜面展開面積、膜材料消耗面積之間的關系。馬鞍形及拱形膜結構的投影面積與展開面積之比約為1:1.15，膜材利用率80-85%；

即投影面積:展開面積:膜材料消耗面積約為1:1.15:1.4；傘形膜結構的上述比例約為1:1.3:1.7。結構表面的曲率越大、外形越不規則，膜材利用率就越低。PVC膜材建筑造價分析41

PVC膜材的價格在80-140元/m2之間。

膜材加工費用約50-70元/m2

（加工費按展開面積計價）。膜結構的支承結構用鋼量一般在10-30kg/m2。PVC膜材建筑的報價(以展開面積計算,含配套鋼結構）一般在650-900元/m2之間。PTFE膜材建筑造價分析42PTFE膜材的價格在400-700元/m2之間。 因其加工難度大，加工費用也較高。根據國外已建成工程的造價折合人民幣在1800-3000元/m2。ETFE膜材建筑造價分析43ETFE的材料價格比PTF