一、氣膜建筑的歷史和發(fā)展
真正的氣膜建筑是2005年從國外引進到中國的一種新型的建筑形式,在中國剛剛興起。氣膜建筑采用特殊的膜材作為建筑的維護結構,透過調(diào)整內(nèi)外氣壓差形成具有一定的剛度,能夠輕松覆蓋超大跨度空間的特殊結構體系。室內(nèi)無需任何梁柱,可輕松實現(xiàn)超過200米的跨度。20世紀40年代以來,借助先進的結構設計理論和輕質(zhì)膜材料技術的的發(fā)展逐漸發(fā)展起來,充分體現(xiàn)了建筑藝術和技術科學的完美結合。
氣膜建筑主要應用于體育場館、大型娛樂休閑設施、展覽會館、物流倉儲及環(huán)保工業(yè)等大跨度建筑結構,其技術廣泛應用在比較發(fā)達的國家,主要集中在美國、加拿大、日本及歐洲的部分國家。我國對氣膜建筑的研究始于上世紀90年代初,當時與世界水平相比,無論是設計理念還是實踐經(jīng)驗都存在一定差距,廣大建筑師、設計院或使用方對氣膜結構的認知程度都存在很大的局限性,所以氣膜建筑在中國市場的推廣和發(fā)展經(jīng)歷了一段相當艱難的時期。ASATI從上世紀60年代,把哈佛大雪的整個田徑場用氣膜建筑覆蓋以后,充氣膜建筑就在體育的領域得到了飛速的發(fā)展。
二、膜結構的分類及其中國市場分析:
膜結構根據(jù)結構特點和受力性能主要分為:張拉膜、充氣膜及索膜穹頂,而索膜穹頂則是前兩種結構的進一步深化和發(fā)展。伴隨著膜結構在中國的推廣,張拉膜異軍突起,其結構形式被廣泛應用于建筑小品、裝飾等簡單結構上,這種發(fā)展也促使在短短的幾年里國內(nèi)膜結構公司的數(shù)量成倍的增長。但值得關注的是,為什么充氣膜當時沒有發(fā)展起來?為什么充氣膜作為膜結構的最初形式,其在大跨度場館的諸多優(yōu)勢(超大跨度、構建靈活、節(jié)能環(huán)保等)沒有先于張拉膜在中國發(fā)展起來?而且,最初很多膜結構公司也曾多次嘗試構建充氣膜結構的場館,可最后都是以失敗告終。究竟是什么原因?
三、氣膜結構在中國的發(fā)展:
從時間上,雖然氣膜結構建筑在國外已有幾十年的歷史,但在中國,實際上第一個真正由國內(nèi)企業(yè)組織構建的氣膜場館是位于南京建鄴區(qū)南湖俱樂部羽毛球館,由博德維(深圳)于2005年建造,此項目是中國第一個氣膜室內(nèi)體育場館,而深圳博德維也是第一個真正把先進的氣膜建筑系統(tǒng)帶入中國,并能把國外氣膜技術與中國的具體情況相結合的公司,使氣膜建筑可以為中國用戶提供四季可用的大型場館。此建筑跨度為 27米,長44米,高11.6米,,在原有女兒墻(高1.4米)起拱,由于氣膜建筑主要上受上揚力,自重輕,所以可輕松建于原有建筑物之上,不會對原建筑的安全和受力有任何的影響。項目建成后,人們對氣膜的認知程度不斷提高,從而相繼在北京、青海、深圳等地建成了近10個氣膜網(wǎng)球、羽毛球體育場館,真正的使氣膜建筑這種結構形式在中國開花結果。
近幾年,由于是北京奧運會鳥巢、水立方等場館對膜材的應用,使人們對膜結構建筑很快的接受和認識,同時也推動了氣膜建筑在中國的發(fā)展進入了一個嶄新的階段。其應用范圍,實用性能及建筑技術也為越來越多的人所關注,相關企業(yè)也對此行業(yè)躍躍欲試。
四、構建氣膜結構的關鍵因素:
氣膜結構不同于張拉膜結構和剛性邊界的膜結構,更不同于其他常規(guī)結構,其結構形狀雖然沒有張拉膜豐富,但其空間要求密閉,通過室內(nèi)外氣壓差保持結構的穩(wěn)定性和安全性,并要符合國內(nèi)外規(guī)范要求和承受建筑的風雪荷載。它是集結構力學、機電系統(tǒng)、計算機技術及控制于一體的較高技術水平的系統(tǒng)化結構形式。可見氣膜完全區(qū)別于傳統(tǒng)的張拉膜膜結構,因此,它對構建企業(yè)的技術水平和經(jīng)驗有著相當高的要求,如果一個氣膜建筑提供商沒有氣膜相關的專業(yè)設計計算書、專利技術、構建經(jīng)驗及相關規(guī)范標準,根本不可能為用戶提供安全、舒適、低耗的大跨度場館。這也是充氣膜結構在中國時至今日才發(fā)展起的來的重要原因。
任何一種建筑結構的優(yōu)劣,至關重要的就是它的穩(wěn)定性、安全性及經(jīng)濟性。而前兩方面又是保證建筑正常運行的關鍵因素。對于氣膜建筑而言,內(nèi)壓值(英寸水柱wsp)則是其是否安全的致命因素,它是主要的風雪荷載承受體,在颶風暴雪的作用下,內(nèi)壓過大會使膜面撕裂,原理基本上類似于吹氣球,當然如果充氣過量的話,就會像氣球一樣“砰”的一聲爆掉,但如果內(nèi)壓的增加不足以抵抗更大的風載和雪載,整個結構體就會有坍塌的危險。
通常我們將氣膜的結構形式分為三種:“無鋼纜的充氣包”、“縱橫鋼纜的充氣包”、“斜向網(wǎng)狀鋼纜的氣膜建筑”。因此,氣膜建筑的結構形式,直接決定了建筑是否安全。
不同的氣膜結構形式,使其具有不同的內(nèi)壓值和風雪荷載,兩者有著緊密的聯(lián)系。普通的氣膜建筑承受內(nèi)壓值為1.75wsp時,其只能承受32米/秒的大風和40kg/m2的積雪,如果要抵抗更大的風雪使內(nèi)壓高于其安全值,剛整個結構就會有坍塌的危險。
廣西張拉膜-海南張拉膜-陜西張拉膜