浅谈膜结构的发展历史及分类

浅谈膜结构的发展历史及分类

膜结构是一种既古老而又全新的建筑结构形式，它是随着各类科学技术水平的不断发展而形成的。在古代，人类首先使用植物、动物皮毛、树皮、石头、树干等材料来搭建帐篷，后来逐渐发展为使用帆布、毛纺、棉纱等;发展到现在，北方游牧民族所搭建的帐篷仍然属于此类。随着现代建筑科技与材料科学的进步与发展，膜材现在已经发展成为有特殊涂层的高强织物薄膜材料(PVC、PTFE等)，以刚架或钢索等辅助材料作为加强构件，通过张拉等方式使其内部产生预张力形成空间形状。

现代意义上的膜结构的使用真正开始于1917年，英国人W.Lanchester 提出了使用鼓风机将膜布吹起来作为野战临时医院的想法；到20世纪50年代，德国建筑师Otto为联邦德国园艺博览会设计了入口挑蓬及多功能建筑，这被大家认为是更早的张拉膜；膜结构的大量应用是在1970年，在日本的大阪博览会，出现了美国馆和日本馆。膜结构建筑在中国开始较晚，早期建成的有上海八万人体育场，该建筑的面积为3.6万平米；随后为迎接2008年奥运会，国内学者开始对其进行了深入研究，建成了许多典型的膜结构建筑如水立方、鸟巢、上海八万人体育馆、天津保税区区标、世博会中轴线阳光谷、大连市体育中心等。

从结构形式上可以将膜结构划分为三种：一是骨架式，其构成是钢构件或其他材料支撑物作为空间结构支架，将膜材覆盖于结构支架，从而达到膜材和骨架共同受力的结构体系；二是充气式，把膜材固定在结构周围，使用供气系统使充气膜内外存在一定的压力差，从而形成具有特定刚度的空间结构体系；三是张拉式膜结构，首先给膜面施加一定的预应力，用边索将膜面固定于稳定的桅杆上，从而形成具有一定形态和刚度的结构体系。