二級(jí)結(jié)構(gòu)師考試：漫談膜結(jié)構(gòu)

1、二級(jí)結(jié)構(gòu)師考試：漫談膜結(jié)構(gòu)1967年蒙特利爾的萬國(guó)博覽會(huì)德國(guó)館是由德國(guó)的Frei Otto教授設(shè)計(jì)的，在建筑上有廣泛的國(guó)際影響。膜構(gòu)造以其輕質(zhì)、薄而松軟的特性大大不同于當(dāng)時(shí)在建筑中常見的鋼構(gòu)造。由曲面形成的大空間由于膜材的透光性而變得無比光明，這種空間在建筑中是沒有先例的。現(xiàn)代膜構(gòu)造最初是在德國(guó)進(jìn)展起來的，其根本特點(diǎn)、力學(xué)特性、設(shè)計(jì)方法和其作為構(gòu)造體系的潛力也是在德國(guó)得到討論的。在此根底上，這些最初被稱作“帳篷構(gòu)造的東西作為現(xiàn)代建筑的有機(jī)組成局部被漸漸熟悉。設(shè)計(jì)精良的膜構(gòu)造在世界各地建筑，膜構(gòu)造經(jīng)受了一個(gè)復(fù)興時(shí)期。如今，它們作為獨(dú)特的有著無限潛力和適應(yīng)各種功能的構(gòu)造已被全世界所承受。二、膜構(gòu)造

2、的進(jìn)展1961年一篇名為Tent的文章在AIA雜志的二、四月份刊上發(fā)表，Otto教授給全部人提醒了膜構(gòu)造的重要性。他寫道：“房屋不能也不應(yīng)當(dāng)是我們必需擠進(jìn)去才能進(jìn)入其中的剛體。相反，伴隨我們的應(yīng)當(dāng)是生動(dòng)的、變化的環(huán)境/Otto教授還指出，通過對(duì)微小化的構(gòu)造形態(tài)的討論，他和他的同事發(fā)覺，此形態(tài)是存在于這個(gè)有機(jī)世界中的，他正試圖賦于膜構(gòu)造。他接下來寫道：“帳篷建筑是古老的，三萬年前就有帳篷建筑。除了這古老的習(xí)俗外，帳篷建筑是微缺乏道的。正確的建筑帳篷建筑有極大的困難。事實(shí)上這是全部建筑施工當(dāng)中最難的一個(gè)領(lǐng)域/由于Otto教授的講演和指導(dǎo)，膜構(gòu)造的學(xué)問得以在很多國(guó)家快速地散布開來。他和他的小組于19

3、65年出版了Spannweiten這本書，他們從建筑的角度討論并進(jìn)展了現(xiàn)代的膜構(gòu)造。這本書引起了全世界的關(guān)注。在輕型構(gòu)造所工作的Otto做了很多工作，代表著現(xiàn)代膜構(gòu)造的起點(diǎn)。他們的技術(shù)和思想反映在蒙特利爾67年萬國(guó)博覽會(huì)上，這個(gè)建筑物對(duì)膜構(gòu)造的世界有著廣泛的影響，的確是其進(jìn)展里程上劃時(shí)代的一筆。在大阪進(jìn)行的日本70年萬國(guó)博覽會(huì)開頭對(duì)膜構(gòu)造有了需求。很多日本建筑師向用膜這種新材料來制造新空間發(fā)起了挑戰(zhàn)。大阪博覽會(huì)也為開掘膜構(gòu)造的潛力供應(yīng)了極好的時(shí)機(jī)。為安全起見，這個(gè)構(gòu)造裝備了一個(gè)系統(tǒng)以保證屋蓋在漏氣時(shí)不與觀眾席或場(chǎng)地接觸。這個(gè)想法成為膜構(gòu)造設(shè)計(jì)的一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，使充氣膜成為可能。七十年月，Geige

4、r Berger公司進(jìn)展了充氣膜。隨之而來的是PTFE涂層的玻璃纖維膜作為新的膜材而進(jìn)展起來，導(dǎo)致很多巨型膜構(gòu)造在美國(guó)的消失。隨著 Milligan 學(xué)院的 Steve Lacy 戰(zhàn)地醫(yī)院1974和 Santa Clara大學(xué)的Thomas E. Leavey活動(dòng)中心1976的建成，大規(guī)模的充氣膜開頭興建。在美國(guó)還涌現(xiàn)了一批能容納很多觀眾的多功能的適應(yīng)各種天氣狀況的體育館。1970年的Silver穹頂擁有八萬個(gè)席位的低矢高穹頂在Pontiac城建成。這些大跨度建筑說明膜構(gòu)造的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即大空間不再是黑暗而壓迫感的，這些穹頂還能經(jīng)濟(jì)地跨越大空間。就此而言，大阪博覽會(huì)美國(guó)館是膜構(gòu)造進(jìn)展歷的里程碑。

5、八十年月，美國(guó)有7個(gè)充氣膜。但1983年在Indianapolis建成Hoosier穹頂之后停頓了建新的充氣穹頂。為克制諸如常常地發(fā)生構(gòu)造事故、持續(xù)充氣帶來的高本錢、掌握氣壓的簡(jiǎn)單性、空間封閉性等問題，開頭了探究新的構(gòu)造形式。在北美洲，膜構(gòu)造作為永久性建筑開發(fā)了新的功能。比方1980年的佛羅里達(dá)大學(xué)StephenC.O Connel中心，1984年的Lindsay公園體育中心，1989年的San Diego解放中心，1990年的公園露天劇場(chǎng)等均是完善形狀與創(chuàng)新構(gòu)造的結(jié)合。一系列購(gòu)物商場(chǎng)也建成了。八十年月末期，由Buckminster Fuller最初設(shè)想的張拉整體穹頂作為能掩蓋大空間的新的構(gòu)造

6、形式而引入。這種索-桿組合構(gòu)造開頭代替早期的充氣穹頂。1986年圣奧林匹克國(guó)家體育中心的體操館和擊劍館是由Geiger公司設(shè)計(jì)的。緊接著是Weidlinger公司設(shè)計(jì)的1988年的Illinois州立大學(xué)Redbird體育場(chǎng)、1989年的Thunder穹頂、1992年的佐治亞穹頂都采納了這種構(gòu)造體系。美國(guó)開拓了自己的道路來掩蓋大空間。八十年月全球出名的建筑師開頭在很多歐州國(guó)家設(shè)計(jì)膜構(gòu)造并改良了設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。美國(guó)的膜構(gòu)造簡(jiǎn)單相像，而歐州的工程更具個(gè)人主義。1985年Schlumberger大學(xué)討論中心是歐洲第一個(gè)擁有膜構(gòu)造的討論中心，被稱作“新奇的光空間，采納索-膜的組合構(gòu)造。膜構(gòu)造中有根本的鋼框架

7、，但又用到索的組合。1989年,Nuage Leger膜構(gòu)造建在巴黎的Grande Arche中，使得這種構(gòu)造體系在全世界范圍內(nèi)都成了引人注目的中心。足球場(chǎng)上跨越觀眾席的傳統(tǒng)屋頂簡(jiǎn)單使下面的空間變黑，而在歐洲建的膜構(gòu)造卻不會(huì)如此。1990年羅馬奧林匹克體育場(chǎng)的膜構(gòu)造從受壓環(huán)的空間框架上懸掛下來，既輕快又美觀，成為跨越觀眾席的屋頂最常用的模型。1990年Renzo Piano設(shè)計(jì)的San Nicola體育場(chǎng)應(yīng)用膜構(gòu)造與混凝土的組合，1993年Gottlieb Daimler體育場(chǎng)輕巧美觀，與相應(yīng)的構(gòu)造比擬取得了更大的合理性和經(jīng)濟(jì)性。PVC涂層的聚酯纖維膜主要用于歐州早期的膜構(gòu)造，而PTFE涂層的

8、玻璃纖維膜開頭得到更大的應(yīng)用。Frei Otto曾埋怨在膜構(gòu)造中有太多的限制，但新的造型由于不同的構(gòu)造體系而得到發(fā)揮，構(gòu)造規(guī)模也越來越大。在日本，1970年大阪博覽會(huì)后膜構(gòu)造沒有太多的進(jìn)展，很多膜構(gòu)造的建筑是支承在框架上。日本位于季風(fēng)帶，人們還不習(xí)慣于設(shè)計(jì)懸掛屋蓋，導(dǎo)致人們選擇傳統(tǒng)的構(gòu)造形式。但是八十年月末期，日本開頭進(jìn)行膜構(gòu)造設(shè)計(jì)大賽，很多建筑師參與并競(jìng)相設(shè)計(jì)，于是日本的優(yōu)秀膜構(gòu)造開頭普及。日本2022年世界杯足球賽十個(gè)體育場(chǎng)中有六個(gè)是膜構(gòu)造新瀉體育場(chǎng)、鹿島茨城足球場(chǎng)、琦玉體育場(chǎng)、靜岡Ogasayama體育場(chǎng)、大阪長(zhǎng)居田徑場(chǎng)、大分穹頂。韓國(guó)2022年世界杯足球賽十個(gè)體育場(chǎng)中有五個(gè)采納膜構(gòu)造漢

9、城體育場(chǎng)、仁川體育場(chǎng)、大邱體育場(chǎng)、釜山體育場(chǎng)、濟(jì)洲西歸浦體育場(chǎng)。中國(guó)長(zhǎng)懸臂懸挑跨度體育場(chǎng)中19個(gè)里有10個(gè)采納膜構(gòu)造，有香港大體育場(chǎng)、上海八萬人體育場(chǎng)、上海虹口足球場(chǎng)、廣州黃埔體育場(chǎng)、浙江義烏體育場(chǎng)、青島頤中體育場(chǎng)、武漢體育中心、威海體育中心、煙臺(tái)體育場(chǎng)、鄭州航海體育場(chǎng)。當(dāng)今時(shí)代，世界各國(guó)是相互影響的，構(gòu)造設(shè)計(jì)更趨于標(biāo)準(zhǔn)而全都了。三、構(gòu)造設(shè)計(jì)在膜構(gòu)造中的作用利用薄的膜材進(jìn)展設(shè)計(jì)以到達(dá)安全而合理是構(gòu)造設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，一個(gè)只熟識(shí)傳統(tǒng)建筑的建筑師來設(shè)計(jì)膜構(gòu)造就很難理解和表達(dá)膜材所特有的性能。因此，在膜構(gòu)造進(jìn)展之初，構(gòu)造設(shè)計(jì)師比建筑設(shè)計(jì)師的作用還大。美國(guó)Geiger Berger公司在膜構(gòu)造設(shè)計(jì)是先驅(qū)，留

10、下了很多作品。進(jìn)展了充氣膜和張拉整體索穹頂，加上新膜材的使用，使其處于世界最前沿。其主要負(fù)責(zé)人David Geiger制造了第一個(gè)索穹頂構(gòu)造一圣奧林匹克的體操館和擊劍館，惋惜因疲憊過度于1989年去世。Horst Berger參加了 1989年San Diego解放中心、1994年Denver國(guó)際機(jī)場(chǎng)旅客集散中心等工程。Weidlinger公司又勝利地運(yùn)用超張拉整體穹頂掩蓋大空間。Birdair公司負(fù)責(zé)建筑了英國(guó)千年穹頂、上海八萬人體育場(chǎng)、亞特蘭大佐治亞穹頂、沙特阿拉伯利雅得體育場(chǎng)、紅鳥體育場(chǎng)、羅馬的奧林匹克體育館等工程，Skyspan公司則建筑了世界上(320m高)的Arabian Towe

11、r旅館、GottliebDeimler體育場(chǎng)等工程。日本構(gòu)造設(shè)計(jì)師也推動(dòng)了膜構(gòu)造的進(jìn)展。日建立計(jì)部和竹中工務(wù)店設(shè)計(jì)部設(shè)計(jì)的東京穹頂(1988)和鹿島建立設(shè)計(jì)部設(shè)計(jì)的Akita Skydome(1990)、Izumo穹頂(1992)都適應(yīng)了日本的氣候。太陽工業(yè)株式會(huì)社進(jìn)展了很多膜構(gòu)造的技術(shù)，包括構(gòu)造設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)和施工，奠定了其作為專業(yè)技術(shù)公司為構(gòu)造設(shè)計(jì)師和建筑設(shè)計(jì)師供應(yīng)支持的地位。膜構(gòu)造在日本廣泛應(yīng)用，建筑師在設(shè)計(jì)中更敏捷，膜在整個(gè)建筑表現(xiàn)上占有重要地位。日本的膜構(gòu)造設(shè)計(jì)正在由構(gòu)造設(shè)計(jì)向建筑設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變。歐洲的膜構(gòu)造設(shè)計(jì)始于Frei Otto領(lǐng)導(dǎo)下的輕型構(gòu)造所并拓展了膜構(gòu)造的范圍。隨著膜構(gòu)造的漸漸

12、應(yīng)用，一批構(gòu)造設(shè)計(jì)事務(wù)所活潑起來。Ove Arup公司是二十世紀(jì)最出名的設(shè)計(jì)事務(wù)所中的一個(gè)，設(shè)計(jì)了很多獨(dú)特的構(gòu)造，成為膜構(gòu)造設(shè)計(jì)領(lǐng)域的領(lǐng)頭羊，參加了歐洲主要膜構(gòu)造如Schlumberger大學(xué)討論中心和San Nicola體育館等工程。Schlaich Bergerman公司也設(shè)計(jì)了很多膜構(gòu)造的設(shè)計(jì)，并以輕松而,Gottlieb Daimler體育館和GerryWeber中心法院1994尤其說明了其獨(dú)特的設(shè)計(jì)方法，其輕快的設(shè)計(jì)表達(dá)了膜構(gòu)造的根本特性。還必需指出，Ingenieurplanung Leichtbau公司也是一家特地的膜構(gòu)造公司，以1992年的Seville博覽會(huì)德國(guó)館為代表，但其負(fù)責(zé)人Harald Muhlberger在9