【摘要】
【關(guān)鍵詞】建筑膜結(jié)構(gòu)織物材料市場(chǎng)
膜結(jié)構(gòu)是建筑結(jié)構(gòu)中最新發(fā)展起來(lái)的一種形式，它以性能優(yōu)良的織物為材料，或是向膜內(nèi)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)體系。自從1970年代以來(lái)，膜結(jié)構(gòu)在國(guó)外已逐漸應(yīng)用于體育建筑、商場(chǎng)、展覽中心、交通服務(wù)設(shè)施等大跨度建筑中。膜結(jié)構(gòu)已成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選型中的一個(gè)主要方案。成為化纖紡織品應(yīng)用的一個(gè)重要領(lǐng)域。近年來(lái)在中國(guó)建筑結(jié)構(gòu)中也有長(zhǎng)足的進(jìn)展。
大阪萬(wàn)國(guó)博覽會(huì)中的美國(guó)館采用了氣承式空氣膜結(jié)構(gòu)。這個(gè)擬橢圓形、軸線尺寸為 140m×83.5m的展覽館是世界上第一個(gè)大跨度的膜結(jié)構(gòu)，而且是首次采用了聚氯乙烯(PVC)涂層的玻璃纖維織物。作為一種真正的現(xiàn)代工程結(jié)構(gòu)，大阪萬(wàn)國(guó)博覽會(huì)的展覽館標(biāo)志著膜結(jié)構(gòu)時(shí)代的開(kāi)始。自此以后，膜結(jié)構(gòu)在世界范圍內(nèi)得到了迅猛的發(fā)展。從跨度來(lái)說(shuō),美國(guó)龐提亞克的\"銀色穹頂\"氣承式空氣膜結(jié)構(gòu)的平面有234.9m×183m,開(kāi)始采用聚四氟乙烯(PTFE)涂層的玻璃纖維織物，類(lèi)似的大型體育館在北美就建了九座。從面積來(lái)說(shuō),沙特阿拉伯吉大機(jī)場(chǎng)候機(jī)大廳的懸掛膜結(jié)構(gòu)占地42萬(wàn)m2。作為膜結(jié)構(gòu)一種新形式，索穹頂于1988年首先用在漢城奧運(yùn)會(huì)的體操館與擊劍館，其后又在一些體育建筑中得到推廣。千年穹頂以其獨(dú)特的膜結(jié)構(gòu)，顯示了當(dāng)今建筑技術(shù)與材料科學(xué)的發(fā)展水平。
發(fā)展中的中國(guó)膜結(jié)構(gòu)
中國(guó)現(xiàn)代空間結(jié)構(gòu)的發(fā)展受到了西方國(guó)家先進(jìn)技術(shù)的影響。近幾年來(lái)，在膜結(jié)構(gòu)應(yīng)用上顯示了活躍的趨勢(shì)。雖然一開(kāi)始工程規(guī)模不大，但已逐漸擴(kuò)展到更大的面積和跨度。所采用的技術(shù)與材料在某種程度上還要依靠國(guó)外，但預(yù)計(jì)會(huì)有更多的工程依靠自己的力量來(lái)完成。
在過(guò)去十年中，中國(guó)的許多城市都在籌劃建設(shè)新的體育設(shè)施。由于其重量很輕的優(yōu)點(diǎn)，膜結(jié)構(gòu)往往被采用。體育建筑可以說(shuō)是膜結(jié)構(gòu)在中國(guó)應(yīng)用的突破口。1997年之前，只建造了少量的小型與中型的膜結(jié)構(gòu)，同年在上海舉行的第七屆全國(guó)運(yùn)動(dòng)會(huì)，膜結(jié)構(gòu)被用在主體育場(chǎng)的看臺(tái)挑篷，總面積達(dá)36100m2。這是********次將膜材制成的屋頂用在大面積的永久性建筑上，具有深遠(yuǎn)的影響。當(dāng)時(shí)涂PTFE的玻璃纖維膜材和工程安裝還借助于國(guó)外鵬騰公司的力量。在上海體育場(chǎng)成功的建成后，雖然它的價(jià)格仍高于傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，又出現(xiàn)了一些膜結(jié)構(gòu)屋頂?shù)捏w育場(chǎng)。
頤中體育場(chǎng)座落在山東省的濱海城市青島，這是********個(gè)靠自己力量設(shè)計(jì)與施工的大型膜結(jié)構(gòu)體育場(chǎng)，外包尺寸為266m×180m，可容納6萬(wàn)觀眾。懸挑40m的屋蓋是一個(gè)包括膜、索和鋼支承結(jié)構(gòu)的典型張拉體系，整個(gè)屋蓋由70個(gè)錐形索膜單元組成，總面積為30000m2。
環(huán)顧整個(gè)中國(guó)大地，新的體育中心正在一個(gè)接一個(gè)的規(guī)劃，膜結(jié)構(gòu)成為覆蓋主體育場(chǎng)的優(yōu)選，估計(jì)已有十多個(gè)體育場(chǎng)采用。在大城市中有上海(虹口區(qū)足球場(chǎng))、武漢、鄭州和廣州，在中小城市有煙臺(tái)、威海和蕪湖。另一個(gè)適宜采用膜結(jié)構(gòu)的對(duì)象是室內(nèi)體育館，在中國(guó)還剛開(kāi)始。在華北的秦皇島體育館是第一個(gè)采用雙層膜的工程，其平面呈橢圓形，長(zhǎng)短軸各為112m與98m。最近的一個(gè)實(shí)例是成都的水上樂(lè)園。這個(gè)有20000m2的大型建筑用來(lái)作為死海漂浮運(yùn)動(dòng)。一系列拱形鋼桁架跨越115m，上覆以PVC聚酯織物。
膜結(jié)構(gòu)曾被用于覆蓋一些室內(nèi)或室外的演出設(shè)施。大部分是由鋼框架支承的張拉膜結(jié)構(gòu)。建成的實(shí)例有：長(zhǎng)沙世界之窗劇場(chǎng)(3500m2)、深圳歡樂(lè)谷中心表演場(chǎng)(5800m2)、廣州海洋世界海豚館（2840m2）和天津泰豐風(fēng)雨劇場(chǎng)(1000m2)等。世界之窗劇場(chǎng)建成于1998年，是早期采用PVC覆面膜材的工程之一。
由于圖內(nèi)和國(guó)際上交流的擴(kuò)展，需要許多新型的會(huì)議與展覽建筑。1999年在深圳召開(kāi)了中國(guó)高新技術(shù)成果交易會(huì)，有兩個(gè)面積為2400m2的館采用了膜屋蓋，顯示了其輕質(zhì)與透光的突出優(yōu)點(diǎn)。在海南省的小鎮(zhèn)博鰲，由于有全世界重要人物參加的一系列高層會(huì)議在此舉行而聞名。主會(huì)場(chǎng)即采用了膜結(jié)構(gòu)，施工工期十分緊迫，4000m2的膜屋蓋在40天內(nèi)完工。在廣西壯族自治區(qū)首府南寧建造了國(guó)際會(huì)議展覽中心。一個(gè)以膜材覆蓋的鋼穹頂位于多功能大廳上空成為整個(gè)建筑物的焦點(diǎn)。鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)外兩邊采用雙層的PTFE玻璃纖維織物覆蓋。
膜結(jié)構(gòu)還可用來(lái)覆蓋各種不同的小型建筑，如加油站、收費(fèi)站、服務(wù)中心、大門(mén)入口以及遮陽(yáng)設(shè)施等。雖然每個(gè)工程的面積只有幾百平方米，但工程的數(shù)量很多，把全國(guó)的工程加起來(lái)，膜的數(shù)量就很可觀了。
中國(guó)膜材十年仍未突破
膜結(jié)構(gòu)只有在材料問(wèn)題得到解決之后才得以大量推廣應(yīng)用，因此關(guān)鍵問(wèn)題是要提供滿(mǎn)足功能要求、耐久性好與經(jīng)濟(jì)的膜材。用于膜結(jié)構(gòu)有二種主要建筑織物，即涂敷聚四氟乙烯（PTFE）的玻璃纖維織物和涂敷聚乙烯（PVC）的聚酯織物。PTFE玻璃纖維織物具有強(qiáng)度高、半透明、耐火不燃以及自潔性好等優(yōu)點(diǎn)。雖然材料的保證年限是25年，但按照實(shí)際使用的經(jīng)驗(yàn)，其期望的使用壽命將會(huì)更長(zhǎng)。玻璃纖維膜材的唯一缺點(diǎn)是價(jià)格較貴。PVC聚酯織物與玻璃纖維織物相比，其強(qiáng)度等性能稍差，使用年限也較短，但價(jià)格卻很便宜，大約在1/5左右。加了改進(jìn)其性能可在涂層外再加一層面層，聚偏氟乙烯（PVF）或聚偏二氟乙烯（PVDF）。這種面層能保護(hù)織物抵抗紫外線的侵蝕，并改進(jìn)其自潔性。
目前國(guó)內(nèi)有好多廠家都能生產(chǎn)有PVC涂層聚酯織物，但其性能尚未能完全達(dá)到建筑織物的要求，作為建筑用的永久性材料尚需進(jìn)一步提高。據(jù)悉最近有些公司正在試制有PVDF面層的聚酯織物和PTFE玻璃纖維織物，外觀與性能都大有改進(jìn)。
膜結(jié)構(gòu)公司大量涌現(xiàn)
當(dāng)前中國(guó)已出現(xiàn)了專(zhuān)門(mén)從事于膜結(jié)構(gòu)制作與安裝的企業(yè),主要的有北京紐曼帝萊蒙膜建筑技術(shù)有限公司、北京市光翌空間膜技術(shù)工程有限公司等,它們都具有設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的能力并已經(jīng)在國(guó)內(nèi)建造了一些PVC涂層織物的膜結(jié)構(gòu)工程。最近的實(shí)例有青島頤中體育場(chǎng)和鄭州航海體育場(chǎng)的看臺(tái)挑篷，面積都有上萬(wàn)平方米。此外,北京金騰盛膜結(jié)構(gòu)技術(shù)公司、天津市康達(dá)膜材建筑工程有限公司、上海漢杰依膜結(jié)構(gòu)技術(shù)公司、深圳欣望角空間膜技術(shù)開(kāi)發(fā)公司也正在積極開(kāi)展膜結(jié)構(gòu)業(yè)務(wù)。過(guò)去一年中，引人注目的是在膜結(jié)構(gòu)制造業(yè)中涌現(xiàn)了不少大大小小的廠家，估計(jì)至少有五十家，大部分位于中國(guó)的沿海城市。
值得注意的是,國(guó)外的膜材和膜結(jié)構(gòu)制造商也紛紛在中國(guó)設(shè)立辦事處、代理商甚至合資企業(yè)。在膜材方面有法國(guó)的法拉利(Ferrari)、德國(guó)的米樂(lè)(Mehler)、比利時(shí)的希運(yùn)(Sioen)、韓國(guó)的秀博(SuperTex)、日本的Chemfab (Saint Gobain代理)、德國(guó)的杜肯(Duraskin)以及日本的中興(Chukoh)等。在膜結(jié)構(gòu)方面有美國(guó)的鵬騰(Birdair)公司、德國(guó)的濟(jì)豐(C+M)膜結(jié)構(gòu)公司、歐洲的Skyspan公司等。日本的太陽(yáng)工業(yè)(Taiyo Kogyo)公司已在北京設(shè)立了辦事處，并在上海設(shè)立了制造工廠。這充分說(shuō)明中國(guó)這個(gè)廣闊的潛在市場(chǎng)也吸引了國(guó)外企業(yè)的興趣。
缺乏標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范
要在中國(guó)進(jìn)一步推廣膜結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，最主要的措施之一就是要制定標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。由于大多數(shù)建筑師和工程師對(duì)這種新結(jié)構(gòu)還不熟悉，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范可以作為設(shè)計(jì)與施工的指南。另外，這些技術(shù)文件將對(duì)制作與安裝提出要求，并對(duì)允許誤差作出規(guī)定。這將有助于保證膜結(jié)構(gòu)的工程質(zhì)量。這在中國(guó)有許多新的制造廠家進(jìn)入這個(gè)行業(yè)之際顯得尤其重要。
幾年前，一些研究機(jī)構(gòu)和高等學(xué)校已從事膜結(jié)構(gòu)的研究與開(kāi)發(fā)，并建立了技術(shù)儲(chǔ)備。大規(guī)模的膜結(jié)構(gòu)建設(shè)也為制作與安裝提供了有益的經(jīng)驗(yàn)。此外，美國(guó)、日本、法國(guó)等先進(jìn)國(guó)家所制定的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)也是可貴的參考。所有這些有利條件為在中國(guó)編制一本技術(shù)規(guī)程做好了準(zhǔn)備。在空間結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)主持下，\"膜結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程\"編制組于2001年9月成立，編制組成員包括了研究院、設(shè)計(jì)院、大學(xué)和制造廠的代表。此后，編制組進(jìn)行了大量的編寫(xiě)工作。規(guī)程的草案在全國(guó)范圍內(nèi)征求意見(jiàn)并通過(guò)了專(zhuān)家組的審查。規(guī)程的主要內(nèi)容包括：總則與基本規(guī)定、材料、結(jié)構(gòu)分析、構(gòu)造、制作、安裝、工程驗(yàn)收以及維護(hù)和保養(yǎng)。這個(gè)規(guī)程將報(bào)送中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)批準(zhǔn)，可用于所有膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工。
發(fā)展過(guò)程艱難但前景樂(lè)觀
從多年來(lái)國(guó)內(nèi)外的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，膜結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)大的生命力，必將是21世紀(jì)建筑結(jié)構(gòu)發(fā)展的主流。預(yù)計(jì)最能發(fā)揮膜結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)的應(yīng)用領(lǐng)域有：
<SPAN style=""FONT-SIZE: " 15.0pt\? mso-bidi-font-size: AR-SA; mso-bidi-language: ZH-CN; mso-fareast-language: EN-US; mso-ansi-language: 1.0pt; mso-font-kerning: Roman\?; New \?Times mso-bidi-font-family: 宋體; FONT-FAMILY: 7.5pt;>▲需要自然采光的公共建筑,如體育館、訓(xùn)練房、游泳館、展覽廳等,膜材的透光性能很好地解決采光問(wèn)題,又可節(jié)約能源,并給人以一種處于大自然環(huán)境中的感覺(jué)。
<SPAN style=""FONT-SIZE: " 15.0pt\? mso-bidi-font-size: AR-SA; mso-bidi-language: ZH-CN; mso-fareast-language: EN-US; mso-ansi-language: 1.0pt; mso-font-kerning: Roman\?; New \?Times mso-bidi-font-family: 宋體; FONT-FAMILY: 7.5pt;>▲輕巧而美觀的膜結(jié)構(gòu)用于敞開(kāi)或半敞開(kāi)建筑物的遮蔽屋蓋尤為適宜。近年來(lái)在足球、田徑等比賽的體育場(chǎng)中,越來(lái)越多的看臺(tái)挑篷都采用膜結(jié)構(gòu)。國(guó)外很多露天劇院的舞臺(tái)、博覽會(huì)的展覽館也都以膜材作為頂蓋。在我國(guó)廣大地區(qū)的農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)也可大力推廣膜結(jié)構(gòu)。
<SPAN style=""FONT-SIZE: " 15.0pt\? mso-bidi-font-size: AR-SA; mso-bidi-language: ZH-CN; mso-fareast-language: EN-US; mso-ansi-language: 1.0pt; mso-font-kerning: Roman\?; New \?Times mso-bidi-font-family: 宋體; FONT-FAMILY: 7.5pt;>▲各種類(lèi)型的生產(chǎn)廠房與倉(cāng)庫(kù),其尺寸都比較規(guī)則,因而可采用膜結(jié)構(gòu)并加以定型化、商品化。這種建筑有運(yùn)輸、拆裝方便的優(yōu)點(diǎn),對(duì)于緊急救災(zāi)或?yàn)?zāi)后重建也十分有用。
<SPAN style=""FONT-SIZE: " 15.0pt\? mso-bidi-font-size: AR-SA; mso-bidi-language: ZH-CN; mso-fareast-language: EN-US; mso-ansi-language: 1.0pt; mso-font-kerning: Roman\?; New \?Times mso-bidi-font-family: 宋體; FONT-FAMILY: 7.5pt;>▲在改造原有建筑物時(shí),膜結(jié)構(gòu)的自重輕是很大的優(yōu)點(diǎn),可以用來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的屋蓋。它也可用來(lái)連接毗鄰的房屋,例如在商場(chǎng)、廣場(chǎng)、校園中,這將有效地?cái)U(kuò)大其建筑空間。
中國(guó)膜結(jié)構(gòu)的發(fā)展規(guī)模是十分鼓舞人心的，從1995年開(kāi)始，當(dāng)年只造了一個(gè)面積為3300m2的膜結(jié)構(gòu)。從1996至2001年，六年內(nèi)建造的膜結(jié)構(gòu)估計(jì)達(dá)370,000m2。由于一些大型體育場(chǎng)的建成，膜結(jié)構(gòu)的建設(shè)以平均每年20%的速度增長(zhǎng)。2003年建造的膜結(jié)構(gòu)約為180,000m2。當(dāng)膜結(jié)構(gòu)第一次用于上海體育場(chǎng)時(shí)，恐怕有很少人會(huì)看到這在推動(dòng)膜結(jié)構(gòu)發(fā)展的潛力。此后，膜材被用在大小不等的體育場(chǎng)篷蓋上，并占據(jù)了膜結(jié)構(gòu)相當(dāng)大的份額。最近廣州新白云機(jī)場(chǎng)候機(jī)樓采用了膜材作為屋蓋的一部分，就有巨大的58,000m2面積。候機(jī)大樓很可能成為膜結(jié)構(gòu)的另一個(gè)潛在應(yīng)用對(duì)象，因此有理由預(yù)測(cè)中國(guó)的膜結(jié)構(gòu)將繼續(xù)以每年15-20%速度增長(zhǎng)。
展望將來(lái)，隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)和文化生活的不斷豐富，將建造更多的具有新穎功能、形式多樣的建筑。大部分工程項(xiàng)目將實(shí)行國(guó)際招標(biāo)，這必將吸引不少?lài)?guó)外的設(shè)計(jì)、咨詢(xún)與施工單位來(lái)參與，無(wú)疑這會(huì)給中國(guó)帶來(lái)新的概念和先進(jìn)的技術(shù)。同時(shí)還可以進(jìn)一步帶動(dòng)國(guó)產(chǎn)膜材的技術(shù)提升，也將為國(guó)內(nèi)外膜材企業(yè)的交流與合作提供機(jī)會(huì)。
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