贵州PTFE膜结构制作
国家大剧院,是我国艺术表演的高殿堂,中外文化交流的大渠道,我国文化构思工业的主要基地。作为新北京十六景之一的地标性建筑,国家大剧院外形共同的主体结构,一池清澈见底的湖水,以及外围大面积的绿洲、树木和花卉,不仅仅大改进了周围生态环境,更表现了人与人、人与艺术、相辅相成的理念。国家大剧院外部为钢铁造壳体,呈半椭球形,由18000多块钛金属板拼接而成,面积超30000平方米,而在18000多块钛金属板中,4块形状相同。而它使用的膜材跟“鸟巢”水立方一样,都是ETFE膜材,这种膜材实现大限度利用自然光线,实现柔和采光。
上海体育场(Shanghai Stadium),又称“上海八万人体育场”,位于上海西南部要脉,是上海地铁唯一的环线4号线和内环高架路交汇处,是1997年中国第八届全国运动会的主会场,同时也是2008年奥运会的足球比赛场地、中超球队上海上港足球俱乐部的主场。上海万人体育场看台罩篷采用了膜结构,膜材料为玻璃纤维织物涂敷聚四氟乙烯涂层(PTFE)材料,为组合式膜结构体系。这是膜结构首次在我国应用于大型永久性建筑,标志着膜结构建筑作为一种新的建筑结构被我国各界人士的,拉开了膜结构建筑在我国广泛应用的帷幕。
膜结构建筑是20世纪中叶开发的一种新型建筑结构。它是由各种高强度薄膜材料和增强构件(钢框架,钢柱或钢缆)通过某种方法形成的,以在内部产生一定的预应力。某个空间形状可以作为一种空间结构的一种形式,它覆盖该结构并可以承受一定的外部负载。
如上所述,充气膜结构需要在膜的内部和外部气体之间产生气压差,此时所需的气压差值,在气承式充气膜结构和气胀式管状充气膜结构中有很大不同。通常,在气承式充气膜结构中,采用0.002-0.010kg/cm2、(水柱20~100mm)的气压差,此气压差值不需要根据建筑物规模的大小而改变。与此相对,气胀式管状充气膜结构中,所需的气压差为01~1kg/cm2(水柱1000~10000mm),在同样形状的梁(或者拱)中, 随着建筑物规模的增大,所需要的气压差也随之增大。也就是说,气胀式管状充气膜结构与气承式充气膜结构相比力学效率较低。为了弄清楚效率较低的原因,对气压差产生张力的平面膜与空气梁上施加相同荷载作用下的状况进行研究(图3)。拿出荷载作用下产生变形的膜的一部分进行研究(图4),膜的张力由于膜的变形会产生向上的力,膜有回到原先状态的趋势。相同条件下对充气梁的一部分进行研究(图5),充气梁的膜外皮,会产生与平面膜相同的向上的力,但是梁内压缩空气的压力反而产生方向向下的力,使得充气梁的膜回到原先形态的趋势被抵消。这就是气胀式充气膜结构与气承式充气膜结构相比效率较低的原因。将平面膜与充气梁弯曲,即做成充气穹顶和充气拱,这种关系一点也没改变,也就是说,与充气穹顶相比,充气拱说是效率较低的结构。尽管这样,使用充气拱结构,是因为这种结构具有特定的优点。充气穹顶经常保持穹顶内部与外部空气的气压差,出人穹顶时,一定要通过空气密闭出入口(旋转门与前室等),会感觉不方便。与此相对,充气拱结构的室内气压与室外气压相同,出入口自由地开放。并且,以前述富士群馆为例可以看出,气胀式充气拱结构可以形成与气承式充气穹顶结构不同的建筑造型。由于以上这些理由,预计气承式充气膜结构与气胀式充气膜结构今后将共同发展。