氣承式張拉膜是由膜面內(nèi)外壓差來(lái)穩(wěn)定形狀的正高斯張力曲面的張拉膜。內(nèi)外壓差可通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)向氣密膜材覆蓋的空間內(nèi)送風(fēng)而實(shí)現(xiàn)。氣承結(jié)構(gòu)不需要諸如墻、柱、拱等剛性構(gòu)件作為支承,從而使其成為建筑史上最輕質(zhì)、最簡(jiǎn)約的人工結(jié)構(gòu),其理論跨度可以到達(dá)幾千米。
1917年,英國(guó)人W. Lanchester發(fā)明了一種充氣膜作為野外醫(yī)院建筑屋面,這是一種安裝便捷、造價(jià)經(jīng)濟(jì)的屋面體系,但他本人并未建成。
1946年,美國(guó)人Walter Bird建成第一個(gè)現(xiàn)代充氣張拉膜,多普勒雷達(dá)穹頂( DopplerRadome),直徑15m,矢高18. 3m,采用以玻璃纖維為基布氯丁二烯橡膠為涂層的膜材。1950 - 1970年間,相繼在美國(guó)、德國(guó)等地建造大量類似穹頂,最大直徑達(dá)到60m。
1970年,日本大阪世博會(huì)( EXPO70)為張拉膜發(fā)展提供了契機(jī)。因日本多地震,且展館多位于軟土地基,因此,展館宜采用輕結(jié)構(gòu)體系。由David Geiger設(shè)計(jì),Birdair公司在美國(guó)建成銀色穹頂( Silver Dome,220m×159m)等7座大型氣承式張拉膜,按博會(huì)中的美國(guó)館,是一個(gè)橢圓形充氣張拉膜,139m×78m無(wú)柱大廳的屋面由32根沿對(duì)角線交叉布置的鋼索和膜布索覆蓋。整個(gè)工程只用不到10個(gè)月時(shí)間就完成了,該設(shè)計(jì)不僅表現(xiàn)了膜結(jié)構(gòu)非凡的跨越能力,而且表現(xiàn)了其優(yōu)良的經(jīng)濟(jì)性。
但多數(shù)膜穹頂被證明難以有效抵抗惡劣氣候條件而維持正常使用。1985年,銀色穹頂因強(qiáng)風(fēng)和暴雪幾乎完全毀壞。
1988年,日本在東京后樂(lè)園棒球館中采用了充氣張拉膜,其平面為橢圓形,對(duì)角線跨度為204m,屋頂 高度達(dá)6lm,其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與以前的充氣張拉膜沒(méi)有太大區(qū)別,只是采用了雙層膜構(gòu)造并應(yīng)用了先進(jìn)的自動(dòng)控制技術(shù)。但運(yùn)行費(fèi)用昂貴,經(jīng)營(yíng)者幾乎不堪重負(fù),之后世界各地再也沒(méi)建造大型氣承式公共膜建筑。
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