膜結(jié)構(gòu)的歷史：

1917年有一位名為蘭徹斯特的美國(guó)人建議利用新發(fā)明的電力鼓風(fēng)機(jī)將膜布吹脹，作野戰(zhàn)醫(yī)院。像許多專利申請(qǐng)案一樣，這只是一種構(gòu)思，而沒有真正成為使用的產(chǎn)品。
1946年，有一位名為華特?貝爾德的人為美國(guó)軍方做了一個(gè)直徑 15m圓形充氣的雷達(dá)罩，可以保護(hù)雷達(dá)不受氣候侵襲，又可讓電波無(wú)阻的通過(guò)，從而使相隔了19年的專利付諸實(shí)用。由此而衍生出了一個(gè)新的工業(yè)產(chǎn)業(yè)，在1956年以后美國(guó)一共建立了約50多家的膜結(jié)構(gòu)公司，制造各種膜產(chǎn)品，用做體育設(shè)施、展覽場(chǎng)、設(shè)備倉(cāng)庫(kù)、輕工業(yè)廠房等，不一而足。但多因設(shè)計(jì)不周全，或制作粗糙，或是業(yè)主維護(hù)不當(dāng)，以致造成許多不幸事件，大多數(shù)的工廠亦因之倒閉。
1960年間，德國(guó)斯圖加特大學(xué)的弗賴?奧托先生，先后于1962和1965年發(fā)表了研究膜結(jié)構(gòu)的成果，并同帳篷制造廠商合作，做了一些帳篷式膜結(jié)構(gòu)和鋼索結(jié)構(gòu)，其中最受人注目的是1967年在蒙特利爾博覽會(huì)的西德館，其在歐洲，尤其是德國(guó)，可以說(shuō)是開了膜結(jié)構(gòu)構(gòu)商業(yè)化的先河。1968年，美國(guó)紐約的建筑師布羅迪和哥倫比亞的大衛(wèi)?蓋格教授合力爭(zhēng)取到了日本大阪世界博覽會(huì)美國(guó)館的設(shè)計(jì)權(quán)。原先的經(jīng)費(fèi)2500萬(wàn)美元，被一再消減到250萬(wàn)美元，此設(shè)計(jì)組承受了無(wú)比的挑戰(zhàn)，在窮則變，變則通的情況下，將基地挖一大坑，將廢土堆在四周，筑成圍墻，其上澆注一混凝土壓力環(huán)，將鋼索網(wǎng)固定在環(huán)上，再將膜布固定在鋼索網(wǎng)上，加以充氣，就做成了9290m2的展覽館，從而開啟了氣撐式膜結(jié)構(gòu)的新頁(yè)。1968年到1987年之間，有 8座室內(nèi)運(yùn)動(dòng)館是以此方法設(shè)計(jì)建造的。
在大阪世博會(huì)，蓋格公司成功地向世人推出氣撐式膜結(jié)構(gòu)的新設(shè)計(jì)技術(shù)，而受到建筑工程界一致認(rèn)可后，又面臨所使用的膜材料問題。這種膜材只有7年? 8年的壽命，在太陽(yáng)紫外線及風(fēng)、雨的交互作用下，膜布會(huì)變得硬脆、破裂，而失去結(jié)構(gòu)性能。只有使用好的膜布材料，才能使這種大跨距的屋頂，成為永久性的建筑。正在此時(shí)，美國(guó)福特基金會(huì)下屬的教育設(shè)施實(shí)驗(yàn)室給蓋格公司一筆資金，用來(lái)開發(fā)此種永久性的建筑膜。在蓋格公司領(lǐng)導(dǎo)下，同美國(guó)的杜邦公司、康寧玻纖公司、貝爾德建筑公司、化纖織布公，五家共同開發(fā)永久性的結(jié)構(gòu)膜。產(chǎn)品很順利地就制成了，化纖公司將康寧公司提供的玻璃纖維，先集成線再織成布紗，經(jīng)過(guò)矽膠浸泡，先制成水密坯布，再多次快速放入特氟隆溶液中，使坯布兩面皆有均勻的特氟隆涂層，永久性的PTFE膜正式誕生。經(jīng)過(guò)加速氣候?qū)嶒?yàn)，其物理穩(wěn)定性確定后，蓋格公司又設(shè)計(jì)各種結(jié)構(gòu)配件及確定設(shè)計(jì)程序，以建造不同性質(zhì)的膜結(jié)構(gòu)。堪薩斯城的建筑師約翰?西弗率先使用此產(chǎn)品，在加州的拉?弗恩建了一座學(xué)生活動(dòng)中心，另外，幾平同時(shí)即1973年在圣太?克羅拉的加州分校辦建了一座氣撐游泳館（活動(dòng)屋頂）及學(xué)生活動(dòng)中心，從此永久性膜結(jié)構(gòu)便正式在美國(guó)風(fēng)行。
1．關(guān)于結(jié)構(gòu)膜　一般鋼結(jié)構(gòu)屋頂，是由橋梁支撐屋面板，上面覆蓋防水、隔熱層，這些屋面材料皆不承受結(jié)構(gòu)力。但膜結(jié)構(gòu)中的膜本身就承受活荷載包括風(fēng)壓、溫度應(yīng)力等，膜既是覆蓋物，亦是結(jié)構(gòu)的一部分。 以材質(zhì)分類，結(jié)構(gòu)膜有以下兩種: 1）平面不織膜：由各種塑料，在加熱液化狀態(tài)下擠出的膜，它有不同厚度、透明度及顏色，最通用的是聚乙烯膜。亦有以聚乙烯和聚氯乙烯熱熔后制成的復(fù)合膜，其抗紫外線及自潔性強(qiáng)，且使用年限可從7年延長(zhǎng)到15年，此種膜因張力強(qiáng)度不大，而自跨度不大，屬于半結(jié)構(gòu)性的膜材。 2）織布合成膜：以聚酯絲織成的市心，雙面涂以PVC樹脂，再用熱熔法覆蓋上一層聚氟乙烯膜，制成復(fù)合膜，使用年限從 7年延長(zhǎng)到15年。因布心的張力強(qiáng)度較大可以使用于多種的張啦力型結(jié)構(gòu)，跨度可達(dá)8m－10m，在美、日、法等國(guó)皆生產(chǎn)多種品牌。 2．幾種膜結(jié)構(gòu)　與上述結(jié)構(gòu)膜結(jié)合的結(jié)構(gòu)大約有下述幾類: 1）純鋼拱形結(jié)構(gòu)采用傳統(tǒng)的梁柱系統(tǒng)，屋頂為圓拱式，柱梁間距一般為8m左右。 2）混凝土結(jié)構(gòu)主體加鋼拱以上兩種最簡(jiǎn)單的膜結(jié)構(gòu)，依平面的形狀，如方形、菱形等，可有許多變化，拱的間距依使用的膜材強(qiáng)度、設(shè)計(jì)荷載、風(fēng)力等確定。 3）混凝土主體結(jié)構(gòu)加鋼索脊素為上彎，位于膜布下面，谷索為下彎，位于膜上面。兩種鋼索的彎向相反張拉后造成相反方向的垂直力，使膜市受到垂直方向的張力，膜布中水平方向的張力直接張拉形成。 4）混凝土主體結(jié)構(gòu)加鋼柱 5）張拉式帳篷膜結(jié)構(gòu) 6）大型（跨度在200m以上）氣撐式膜結(jié)構(gòu)　用扁鋼作的鋼索加上膜布，可以做成大跨度的巨型屋頂。這種建筑，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便，經(jīng)濟(jì)效益高，無(wú)需維修。但因需常年維持封閉，進(jìn)出較不便，現(xiàn)己不再新建，但仍不失為一種好的結(jié)構(gòu)形式。由于膜結(jié)構(gòu)需要精確的設(shè)計(jì)及剪裁，以達(dá)到理想的效果，大衛(wèi)、蓋格和哥倫比亞大學(xué)的同僚邁克、馬克麥克和約塞夫、賴特共同開發(fā)了非線性鋼索計(jì)算程式，為氣撐式大型膜屋頂工程設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。自1973年至1978年，在世界各地一連建造了12座氣撐式膜結(jié)構(gòu)大型室內(nèi)體育館，與同時(shí)期落成的其他球場(chǎng)比較，這些膜結(jié)構(gòu)的體育館不但價(jià)格便宜，而且施工快。面積40000m2的銀頂球場(chǎng)的屋頂只用了11.5個(gè)月即全部完成。為世界最大之室內(nèi)體育館。 7)鋼索穹頂　1980年左右，蓋格先生又創(chuàng)造了使用永久性結(jié)構(gòu)膜的新技術(shù)，這種新技術(shù)是基于工程哲學(xué)家巴克明斯特．富勒的理論。富勒認(rèn)為現(xiàn)代的結(jié)構(gòu)都是在對(duì)抗地心吸引力，不斷地爭(zhēng)取壓力的連續(xù)性，但自然界并非如此。這是一項(xiàng)看似平淡，實(shí)則非常智慧的哲理，1983年他發(fā)表的文章中建議在結(jié)構(gòu)上逐步減少壓力的影響，而增加張力的作用，富勒將他的新觀念命名為“張力式”,英語(yǔ)是張力（Tension）和完整(Integrity）二字的合成。在這種理想的結(jié)構(gòu)中“壓力桿件是張力大海中的一個(gè)小島”。蓋格先生對(duì)富勒的哲理，則有更進(jìn)一步的解釋，他認(rèn)為“空間的跨越是由連續(xù)的張力索和不連續(xù)的壓力桿”完成的。在這一理論基礎(chǔ)上，他提出鋼索穹項(xiàng)由以下桿件組成：中央張力環(huán)經(jīng)由數(shù)目為四的倍數(shù)的脊索、環(huán)索、中繼斜拉索、壓力桿和斜拉索而到達(dá)壓力環(huán)梁，形成一個(gè)完整封閉的張力拱結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。

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