淺析膜結(jié)構(gòu)與高技派的關(guān)系      摘要：膜結(jié)構(gòu)是近幾十年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種空間結(jié)構(gòu)型式。本文闡述了高技派理論及其特點(diǎn)，膜結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷程、特點(diǎn)及膜材料的性能、設(shè)計(jì)的基本要求，并對(duì)膜結(jié)構(gòu)和高技派的關(guān)系進(jìn)行了研究。  關(guān)鍵詞：高技派、膜結(jié)構(gòu)、膜材料   引言  20世紀(jì)中期以來(lái)，建筑在經(jīng)歷了一個(gè)無(wú)比憧憬和狂熱的現(xiàn)代主義之后，陷入了多元反思與多極分化的時(shí)期。后現(xiàn)代主義、新現(xiàn)代主義、新有機(jī)主義、新古典主義、新理性主義、地方主義、結(jié)構(gòu)主義、解構(gòu)主義、極少主義等林林總總的風(fēng)格流派隨之出現(xiàn)并廣泛發(fā)展，其中一支被理論家稱(chēng)為“高技派”(High-Tech)的建筑流派，與其它力求拋棄或繼承現(xiàn)代主義衣缽的流派一起，共同構(gòu)成20世紀(jì)后半期建筑發(fā)展道路的風(fēng)景，它以其科學(xué)理性、精神和技術(shù)至上的美學(xué)追求而與這個(gè)以“虛無(wú)”為精神特征的時(shí)代對(duì)立。與此同時(shí)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種新型材料相繼問(wèn)世并且運(yùn)用于建筑領(lǐng)域，膜結(jié)構(gòu)就在這一時(shí)期開(kāi)始在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展起來(lái)，并運(yùn)用于很多建筑項(xiàng)目之中。

    1、“高技派”理論及其特點(diǎn)      建筑中的“高技”(High-Tech)是指20世紀(jì)52～62年代以來(lái)，以建筑師諾曼福斯特(Normal Foster)、理查德·羅杰斯(Richard Rogers)、托馬斯·赫爾佐格(Thomas Herzog)等人為代表在歐洲(主要在英國(guó))為主要?jiǎng)?chuàng)作基地的建筑師群體所創(chuàng)作的被稱(chēng)為“高技”(High-Tech)風(fēng)格的建筑作品，這一建筑師群體因此被稱(chēng)作“高技派”。在建筑創(chuàng)作中，他們善于運(yùn)用當(dāng)代高科技成果，采用新穎的形式、光亮技術(shù)、銀色美學(xué)和豐富的空間藝術(shù)，給人們以未來(lái)的承諾�！案呒寂伞苯ㄖ�摒棄了由內(nèi)而外把功能作為單一表現(xiàn)內(nèi)容的現(xiàn)代主義建筑教條，發(fā)展了以結(jié)構(gòu)形式、建筑設(shè)備、動(dòng)態(tài)流程、構(gòu)造質(zhì)感為表現(xiàn)內(nèi)容的獨(dú)特手法�！案呒寂伞备�多地承襲現(xiàn)代主義的思想觀念，是對(duì)現(xiàn)代主義的揚(yáng)棄，因此也被人們稱(chēng)為晚期現(xiàn)代主義。 20世紀(jì)下半葉隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展與科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，建筑領(lǐng)域取得了一系列新的突破，現(xiàn)代高新技術(shù)在高層建筑與大跨度建筑的發(fā)展中得到了充分的運(yùn)用，它展示了現(xiàn)代建筑的特征與新技術(shù)的威力，是以往任何一個(gè)時(shí)代都望塵莫及的。這個(gè)時(shí)期由于社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展和廣泛地進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)．特別是電子計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)的結(jié)合，為高層建筑結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展提供了科學(xué)基礎(chǔ)，出現(xiàn)了一系列新的鋼結(jié)構(gòu)體系及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系。高層建筑的發(fā)展出現(xiàn)了新的高潮，并在世界范圍內(nèi)開(kāi)始逐步興起。而這個(gè)時(shí)期的大跨度建筑也得到了前所未有的發(fā)展，一方面是由于社會(huì)的需要，另一方面也是基于新材料與新技術(shù)應(yīng)用。不僅鋼材與混凝土的強(qiáng)度提高，并且新建筑材料的種類(lèi)也大大增加了，性能也大大增強(qiáng)，各種合金鋼、特種玻璃、化學(xué)材料己開(kāi)始廣泛應(yīng)用于建筑，為建造大跨度建筑、輕質(zhì)高強(qiáng)的屋蓋提供了有利條件。此外，大跨度建筑的結(jié)構(gòu)形式也得到了發(fā)展，創(chuàng)造了各種鋼筋棍凝土薄殼與折板結(jié)構(gòu)．以及懸索結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、制管結(jié)構(gòu)、張力結(jié)構(gòu)、懸掛結(jié)構(gòu)、充氣結(jié)構(gòu)等等。

     2、膜結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷程及其特點(diǎn)      正是這段時(shí)間，膜結(jié)構(gòu)作為一種解決大跨度的新型結(jié)構(gòu)形式開(kāi)始發(fā)展起來(lái)，并且以自己卓越的性能和其它結(jié)構(gòu)無(wú)法比擬的優(yōu)美造型，正逐漸成為大跨度結(jié)構(gòu)中的一支主流。膜結(jié)構(gòu)是以性能優(yōu)良的膜材通過(guò)某種方式使其內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力，從而形成具有一定剛度，并能承受荷載的空間結(jié)構(gòu)�；仡櫄v史來(lái)看，膜結(jié)構(gòu)最早起源可追溯到遠(yuǎn)古時(shí)代的蒙獸皮帳篷，但它的真正的發(fā)展以及廣泛應(yīng)用是從本世紀(jì)以來(lái)才開(kāi)始的，特別是在最近二十多年以來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的推廣及新型復(fù)合材料的不斷涌現(xiàn)，膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)體系日益成熟，對(duì)膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的理解也得到了進(jìn)一步深化。因此膜結(jié)構(gòu)在建筑實(shí)踐項(xiàng)目中得到了飛速發(fā)展。

在膜結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷程中，主要是經(jīng)歷了兩個(gè)階段：以充氣膜結(jié)構(gòu)為主和以張拉膜結(jié)構(gòu)為主。充氣膜結(jié)構(gòu)在使用中有一些難以克服的缺點(diǎn)：例如運(yùn)行費(fèi)用高，易受自然因素的影響，大風(fēng)雪中易出事故等�，F(xiàn)在除小型建筑和特殊領(lǐng)域外，基本不再使用。而張拉膜結(jié)構(gòu)則逐漸成為膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主流。張拉膜結(jié)構(gòu)主要是由鋼索或骨架結(jié)構(gòu)懸掛或支撐膜布，通過(guò)邊界條件給膜布施加預(yù)張應(yīng)力，以抵御外部荷載的作用。張拉膜結(jié)構(gòu)最早出現(xiàn)在1955年，由德國(guó)著名設(shè)計(jì)師F·奧托(FreiOtto)設(shè)計(jì)建成。出現(xiàn)于卡賽爾國(guó)家園林博覽會(huì)“乘涼帆”，其跨度大約在26m左右。  張拉膜結(jié)構(gòu)中所使用的膜布和以往的圍護(hù)材料大為不同：它不僅是結(jié)構(gòu)材料，同時(shí)也起著圍護(hù)和支撐建筑的兩種作用。自張拉膜結(jié)構(gòu)出現(xiàn)以來(lái)，膜結(jié)構(gòu)的外部圍護(hù)材料——膜布的性能不斷地得到改善與更新。上世紀(jì)70年代初，蓋格——勃格(Geiger—Berger Associates)公司開(kāi)發(fā)出了特氟龍膜材料。隨著特氟龍膜布在建筑領(lǐng)域的推廣應(yīng)用，應(yīng)用張拉膜結(jié)構(gòu)屋蓋進(jìn)行設(shè)計(jì)的建筑物，由最初的使用于臨時(shí)性構(gòu)筑物開(kāi)始成為永久性建筑物的使用材料。目前來(lái)看．張拉膜建筑己在許多國(guó)家以及各類(lèi)建筑領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，例如體育建筑、航站建筑、商業(yè)娛樂(lè)建筑等等。  由于膜結(jié)構(gòu)具有合理受力體系，以及結(jié)構(gòu)自重在各種大跨度建筑類(lèi)型中是屬于最為輕巧的，因此在大跨度空問(wèn)設(shè)計(jì)方面具有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。例如目前世界上最大的單跨屋蓋——美國(guó)的佐治亞彎頂(凈跨達(dá)260m×196m)和最大的屋蓋——沙特吉達(dá)空港屋蓋(43萬(wàn)平方米)均是采用張拉膜結(jié)構(gòu)形式建造的。此外，美國(guó)的丹佛空港、英國(guó)的世紀(jì)展覽館等許多優(yōu)美獨(dú)特的著名建筑也均采用了張拉膜結(jié)構(gòu)體系。

進(jìn)入21世紀(jì)以后，隨著科技的進(jìn)一步發(fā)展，各種高科技的新型膜結(jié)構(gòu)和膜材相繼出現(xiàn)。E T F E 是乙烯-四氟乙烯共聚物，既具有類(lèi)似聚四氟乙烯的優(yōu)良性能，又具有類(lèi)似聚乙烯的易加工性能，還有耐溶劑和耐輻射的性能。E T F E膜材是繼P V C(聚氯乙烯)膜材PTFE（聚四氟乙烯)膜材之后用于建筑結(jié)構(gòu)的第三大類(lèi)產(chǎn)品。已在國(guó)外一些體育場(chǎng)館、溫室中得到應(yīng)用。PVC膜材是在聚酯織物基層上涂覆PVC 、PTFE膜材是在玻璃纖維上涂覆PTFE涂層。而ETFE膜材沒(méi)有織物或玻纖基層，但是大家仍把它歸到膜材這一類(lèi)別中。ETFE膜材具有以下優(yōu)點(diǎn)：

    1、具有較好的抗斷裂、抗撕裂強(qiáng)度。

    2、長(zhǎng)度方向和垂直方向的強(qiáng)度比較平衡。

    3、很好的抗自然老化能力：十年以上的抗自然測(cè)試表明它在力學(xué)、光學(xué)性能上沒(méi)有什么改變

    4、透光率高．可大于95％

    5、膜材均勻性好。

    6、表面張力低自潔性好，防塵抗風(fēng)雨。

    7、很好的抗化學(xué)能力，能在特殊環(huán)境下使用，能抵抗多數(shù)的酸和堿。

    8、抵抗溫度變化能直接暴露于一198。C到十140℃的溫度中。

    9、阻燃性好絕緣性能好。

    10、抗冰雹沖擊抗磨損性，能很好對(duì)飛沙沙漠室外適用。       

    目前ETFE膜材已經(jīng)能很好的應(yīng)用于體育館、機(jī)場(chǎng)、藝術(shù)文化建筑等各類(lèi)建筑中。中國(guó)國(guó)家游泳中心以及德國(guó)安聯(lián)球場(chǎng)是這一材料運(yùn)用很好的實(shí)