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    發(fā)展中的中國膜結構
    作者:admin 來源: 日期:2016/8/3 20:49:49 人氣:
    中國現代空間結構的發(fā)展受到了西方國家先進技術的影響。近幾年來,在膜結構應用上顯示了活躍的趨勢。雖然一開始工程規(guī)模不大,但已逐漸擴展到更大的面積和跨度。
    在過去十年中,中國的許多城市都在籌劃建設新的體育設施。由于其重量很輕的優(yōu)點,膜結構往往被采用。體育建筑可以說是膜結構在中國應用的突破口。1997年之前,只建造了少量的小型與中型的膜結構,1997年在上海舉行的第七屆全國運動會,膜結構被用在主體育場的看臺挑篷,總面積達36100m2。這是中國第一次將膜材制成的屋頂用在大面積的永久性建筑上,具有深遠的影響。當時涂PTFE的玻璃纖維膜材和工程安裝還借助于國外鵬騰公司的力量。
    頤中體育場座落在山東省的濱海城市青島,這是中國第一個靠自己力量設計與施工的大型膜結構體育場,外包尺寸為266m×180m,可容納6萬觀眾。懸挑40m的屋蓋是一個包括膜、索和鋼支承結構的典型張拉體系,整個屋蓋由70個錐形索膜單元組成,總面積為30000m2。
    環(huán)顧整個中國大地,新的體育中心正在一個接一個的規(guī)劃,膜結構成為覆蓋主體育場的優(yōu)選,估計已有十多個體育場采用。在大城市中有上海(虹口區(qū)足球場)、武漢、鄭州和廣州,在中小城市有煙臺、威海和蕪湖。另一個適宜采用膜結構的對象是室內體育館,在中國還剛開始。在華北的秦皇島體育館是第一個采用雙層膜的工程,其平面呈橢圓形,長短軸各為112m與98m。最近的一個實例是成都的水上樂園。這個有20000m2的大型建筑用來作為死海漂浮運動。一系列拱形鋼桁架跨越115m,上覆以PVC聚酯織物。
    膜結構曾被用于覆蓋一些室內或室外的演出設施。大部分是由鋼框架支承的張拉膜結構。建成的實例有:長沙世界之窗劇場(3500m2)、深圳歡樂谷中心表演場(5800m2)、廣州海洋世界海豚館(2840m2)和天津泰豐風雨劇場(1000m2)等。世界之窗劇場建成于1998年,是早期采用PVC覆面膜材的工程之一。
    由于圖內和國際上交流的擴展,需要許多新型的會議與展覽建筑。1999年在深圳召開了中國高新技術成果交易會,有兩個面積為2400m2的館采用了膜屋蓋,顯示了其輕質與透光的突出優(yōu)點。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議在此舉行而聞名。主會場即采用了膜結構,施工工期十分緊迫,4000m2的膜屋蓋在40天內完工。鋼結構內外兩邊采用雙層的PTFE玻璃纖維織物覆蓋。
    揚州唯美膜結構的膜結構可用來覆蓋各種不同的小型建筑,如加油站、收費站、服務中心、大門入口以及遮陽設施等。雖然每個工程的面積只有幾百平方米,但工程的數量很多,把全國的工程加起來,膜的數量就很可觀了。
    中國膜材十年仍未突破
    膜結構只有在材料問題得到解決之后才得以大量推廣應用,因此關鍵問題是要提供滿足功能要求、耐久性好與經濟的膜材。用于膜結構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度高、半透明、耐火不燃以及自潔性好等優(yōu)點。雖然材料的保證年限是25年,但按照實際使用的經驗,其期望的使用壽命將會更長。玻璃纖維膜材的唯一缺點是價格較貴。PVC聚酯織物與玻璃纖維織物相比,其強度等性能稍差,使用年限也較短,但價格卻很便宜,大約在1/5左右。加了改進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)。這種面層能保護織物抵抗紫外線的侵蝕,并改進其自潔性。
    膜結構公司大量涌現
    當前中國已出現了專門從事于膜結構制作與安裝的企業(yè),主要的有北京紐曼帝萊蒙膜建筑技術有限公司、揚州唯美膜結構有限公司等,它們都具有設計與生產的能力并已經在國內建造了一些PVC涂層織物的膜結構工程。最近的實例有青島頤中體育場和鄭州航海體育場的看臺挑篷,面積都有上萬平方米。過去一年中,引人注目的是在膜結構制造業(yè)中涌現了不少大大小小的廠家,估計至少有五十家,大部分位于中國的沿海城市。
    值得注意的是,國外的膜材和膜結構制造商也紛紛在中國設立辦事處、代理商甚至合資企業(yè)。在膜材方面有法國的法拉利(Ferrari)、德國的米樂(Mehler)、比利時的希運(Sioen、德國的濟豐(C+M)膜結構公司、歐洲的Skyspan公司等。日本的太陽工業(yè)(Taiyo Kogyo)公司已在北京設立了辦事處,并在上海設立了制造工廠。這充分說明中國這個廣闊的潛在市場也吸引了國外企業(yè)的興趣。
    缺乏標準和規(guī)范
    要在中國進一步推廣膜結構的應用,最主要的措施之一就是要制定標準和規(guī)范。由于大多數建筑師和工程師對這種新結構還不熟悉,標準規(guī)范可以作為設計與施工的指南。另外,這些技術文件將對制作與安裝提出要求,并對允許誤差作出規(guī)定。這將有助于保證膜結構的工程質量。
    幾年前,一些研究機構和高等學校已從事膜結構的研究與開發(fā),并建立了技術儲備。大規(guī)模的膜結構建設也為制作與安裝提供了有益的經驗。此外,美國、日本、法國等先進國家所制定的規(guī)范標準也是可貴的參考。所有這些有利條件為在中國編制一本技術規(guī)程做好了準備。在空間結構協(xié)會主持下,\"膜結構技術規(guī)程\"編制組于2001年9月成立,編制組成員包括了研究院、設計院、大學和制造廠的代表。此后,編制組進行了大量的編寫工作。規(guī)程的草案在全國范圍內征求意見并通過了專家組的審查。規(guī)程的主要內容包括:總則與基本規(guī)定、材料、結構分析、構造、制作、安裝、工程驗收以及維護和保養(yǎng)。這個規(guī)程將報送中國工程建設標準化協(xié)會批準,可用于所有膜結構的設計與施工。
    發(fā)展過程艱難但前景樂觀
    從多年來國內外的實踐經驗來看,膜結構具有強大的生命力,必將是21世紀建筑結構發(fā)展的主流。預計最能發(fā)揮膜結構優(yōu)勢的應用領域有:
    ▲輕巧而美觀的膜結構用于敞開或半敞開建筑物的遮蔽屋蓋尤為適宜。近年來在足球、田徑等比賽的體育場中,越來越多的看臺挑篷都采用膜結構。國外很多露天劇院的舞臺、博覽會的展覽館也都以膜材作為頂蓋。在我國廣大地區(qū)的農貿市場也可大力推廣膜結構。
    ▲各種類型的生產廠房與倉庫,其尺寸都比較規(guī)則,因而可采用膜結構并加以定型化、商品化。這種建筑有運輸、拆裝方便的優(yōu)點,對于緊急救災或災后重建也十分有用。
    ▲在改造原有建筑物時,膜結構的自重輕是很大的優(yōu)點,可以用來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的屋蓋。它也可用來連接毗鄰的房屋,例如在商場、廣場、校園中,這將有效地擴大其建筑空間。
    中國膜結構的發(fā)展規(guī)模是十分鼓舞人心的,從1995年開始,當年只造了一個面積為3300m2的膜結構。從1996至2001年,六年內建造的膜結構估計達370,000m2。由于一些大型體育場的建成,膜結構的建設以平均每年20%的速度增長。2003年建造的膜結構約為180,000m2。當膜結構第一次用于上海體育場時,恐怕有很少人會看到這在推動膜結構發(fā)展的潛力。此后,膜材被用在大小不等的體育場篷蓋上,并占據了膜結構相當大的份額。最近廣州新白云機場候機樓采用了膜材作為屋蓋的一部分,就有巨大的58,000m2面積。候機大樓很可能成為膜結構的另一個潛在應用對象,因此有理由預測中國的膜結構將繼續(xù)以每年15-20%速度增長。
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