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預見大市場:膜結構紡織品

日期:2013-09-24 12:01:18 / 人气:10

 膜結構是建築結構中最新發展起來的一種形式,它以性能優良的織物爲材料,或是向膜內充氣,由空氣壓力支撐膜面,或是利用柔性鋼索或剛性支撐結構將面繃緊,從而形成具有一定剛度、能夠覆蓋大跨度空間的結構體系。自從1970年代以來,膜結構在國外已逐漸應用于體育建築、商場、展覽中心、交通服務設施等大跨度建築中。膜結構已成爲結構設計選型中的一個主要方案。成爲化纖紡織品應用的一個重要領域。近年來在中國建築結構中也有長足的進展。 
     
    大阪万国博览会中的美国馆采用了气承式空气膜結構。这个拟椭圆形、轴线尺寸为 140m×83.5m的展览馆是世界上第一个大跨度的膜結構,而且是首次采用了聚氯乙烯(PVC)塗層的玻璃纖維織物。作爲一種真正的現代工程結構,大阪萬國博覽會的展覽館標志著膜結構時代的開始。自此以後,膜結構在世界範圍內得到了迅猛的發展。從跨度來說,美國龐提亞克的"銀色穹頂"氣承式空氣膜結構的平面有234.9m×183m,開始采用聚四氟乙烯(PTFE)塗層的玻璃纖維織物,類似的大型體育館在北美就建了九座。從面積來說,沙特阿拉伯吉大機場候機大廳的懸挂膜結構占地42萬m2。作爲膜結構一種新形式,索穹頂于1988年首先用在漢城奧運會的體操館與擊劍館,其後又在一些體育建築中得到推廣。千年穹頂以其獨特的膜結構,顯示了當今建築技術與材料科學的發展水平。 
     
    发展中的中国膜結構 
     
    中国现代空间结构的发展受到了西方国家先进技术的影响。近几年来,在膜結構應用上顯示了活躍的趨勢。雖然一開始工程規模不大,但已逐漸擴展到更大的面積和跨度。所采用的技術與材料在某種程度上還要依靠國外,但預計會有更多的工程依靠自己的力量來完成。 
     
    在过去十年中,中国的许多城市都在筹划建设新的体育设施。由于其重量很轻的优点,膜結構往往被采用。體育建築可以說是膜結構在中國應用的突破口。1997年之前,只建造了少量的小型與中型的膜結構,同年在上海舉行的第七屆全國運動會,膜結構被用在主體育場的看台挑篷,總面積達36100m2。這是中國第一次將膜材制成的屋頂用在大面積的永久性建築上,具有深遠的影響。當時塗PTFE的玻璃纖維膜材和工程安裝還借助于國外鵬騰公司的力量。在上海體育場成功的建成後,雖然它的價格仍高于傳統的結構,又出現了一些膜結構屋頂的體育場。 
     
    颐中体育场座落在山东省的滨海城市青岛,这是中国第一个靠自己力量设计与施工的大型膜結構體育場,外包尺寸爲266m×180m,可容納6萬觀衆。懸挑40m的屋蓋是一個包括膜、索和鋼支承結構的典型張拉體系,整個屋蓋由70個錐形索膜單元組成,總面積爲30000m2。 
     
    环顾整个中国大地,新的体育中心正在一个接一个的规划,膜結構成爲覆蓋主體育場的優選,估計已有十多個體育場采用。在大城市中有上海(虹口區足球場)、武漢、鄭州和廣州,在中小城市有煙台、威海和蕪湖。另一個適宜采用膜結構的對象是室內體育館,在中國還剛開始。在華北的秦皇島體育館是第一個采用雙層膜的工程,其平面呈橢圓形,長短軸各爲112m與98m。最近的一個實例是成都的水上樂園。這個有20000m2的大型建築用來作爲死海漂浮運動。一系列拱形鋼桁架跨越115m,上覆以PVC聚酯織物。 
     
    膜結構曾被用于覆蓋一些室內或室外的演出設施。大部分是由鋼框架支承的張拉膜結構。建成的實例有:長沙世界之窗劇場(3500m2)、深圳歡樂谷中心表演場(5800m2)、廣州海洋世界海豚館(2840m2)和天津泰豐風雨劇場(1000m2)等。世界之窗劇場建成于1998年,是早期采用PVC覆面膜材的工程之一。缺乏標准和規範 
     
    要在中国进一步推广膜結構的應用,最主要的措施之一就是要制定標准和規範。由于大多數建築師和工程師對這種新結構還不熟悉,標准規範可以作爲設計與施工的指南。另外,這些技術文件將對制作與安裝提出要求,並對允許誤差作出規定。這將有助于保證膜結構的工程質量。這在中國有許多新的制造廠家進入這個行業之際顯得尤其重要。 
     
    几年前,一些研究机构和高等学校已从事膜結構的研究與開發,並建立了技術儲備。大規模的膜結構建設也爲制作與安裝提供了有益的經驗。此外,美國、日本、法國等先進國家所制定的規範標准也是可貴的參考。所有這些有利條件爲在中國編制一本技術規程做好了准備。在空間結構協會主持下,"膜結構技術規程"編制組于2001年9月成立,編制組成員包括了研究院、設計院、大學和制造廠的代表。此後,編制組進行了大量的編寫工作。規程的草案在全國範圍內征求意見並通過了專家組的審查。規程的主要內容包括:總則與基本規定、材料、結構分析、構造、制作、安裝、工程驗收以及維護和保養。這個規程將報送中國工程建設標准化協會批准,可用于所有膜結構的設計與施工。 
     
    发展过程艰难但前景乐观 
     
    从多年来国内外的实践经验来看,膜結構具有強大的生命力,必將是21世紀建築結構發展的主流。預計最能發揮膜結構優勢的應用領域有: 
     
    需要自然采光的公共建筑,如体育馆、训练房、游泳馆、展览厅等,膜材的透光性能很好地解决采光问题,又可节约能源,并给人以一种处于大自然环境中的感觉。 
     
    轻巧而美观的膜結構用于敞開或半敞開建築物的遮蔽屋蓋尤爲適宜。近年來在足球、田徑等比賽的體育場中,越來越多的看台挑篷都采用膜結構。國外很多露天劇院的舞台、博覽會的展覽館也都以膜材作爲頂蓋。在我國廣大地區的農貿市場也可大力推廣膜結構。 
     
    各种类型的生产厂房与仓库,其尺寸都比较规则,因而可采用膜結構並加以定型化、商品化。這種建築有運輸、拆裝方便的優點,對于緊急救災或災後重建也十分有用。 
     
    在改造原有建筑物时,膜結構的自重輕是很大的優點,可以用來代替傳統的屋蓋。它也可用來連接毗鄰的房屋,例如在商場、廣場、校園中,這將有效地擴大其建築空間。 
     
    中国膜結構的發展規模是十分鼓舞人心的,從1995年開始,當年只造了一個面積爲3300m2的膜結構。從1996至2001年,六年內建造的膜結構估計達370,000m2。由于一些大型體育場的建成,膜結構的建設以平均每年20%的速度增長。2003年建造的膜結構約爲180,000m2。當膜結構第一次用于上海體育場時,恐怕有很少人會看到這在推動膜結構發展的潛力。此後,膜材被用在大小不等的體育場篷蓋上,並占據了膜結構相當大的份額。最近廣州新白雲機場候機樓采用了膜材作爲屋蓋的一部分,就有巨大的58,000m2面積。候機大樓很可能成爲膜結構的另一個潛在應用對象,因此有理由預測中國的膜結構將繼續以每年15-20%速度增長。 
     
    展望将来,随着中国经济的增长和文化生活的不断丰富,将建造更多的具有新颖功能、形式多样的建筑。大部分工程项目将实行国际招标,这必将吸引不少国外的设计、咨询与施工单位来参与,无疑这会给中国带来新的概念和先进的技术。同时还可以进一步带动国产膜材的技术提升,也将为国内外膜材企业的交流与合作提供机会。

    由于2008年北京将举办奥运会,已有一批运动馆计划采用膜結構建築。而2010年傷害舉辦世博會,將有100多個國家來參展,也需要建設一批永久性、半永久性建築。2010年廣州將舉辦亞運會,同樣需要建設一定規模的運動場館。可以預見:中國將面臨建設膜結構建築的高峰期,這將爲我國膜結構紡織材料的發展提供極好的機遇。

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