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    國外膜結構的應用與研究

    日期:2019-11-11 09:08:16 / 人氣:574

    新的應用領域不斷拓寬
     
    韓國麗水世博會國際館(見下圖)屋蓋造型的寓意為海浪與島嶼,采用鋼結構骨架支承膜結構。屋面上共11個島嶼,7種不同大小和形狀。最小14米×14米×5.3米,重約95千克;最大22米×18米×7.8米,重約203千克。島嶼既是造型,又在內部設有通風口,為下部展廳自然通風,內外均采用半透明的二氧化鈦PVC膜覆蓋。顯然用膜材覆蓋復雜曲面比鋼材方便得多。
     
    印度德里大型系留氣球 Aerostat 用于2010年英聯邦運動會開幕式和閉幕式,長80米、寬40米、高12米,2.2萬立方米體積內充氦氣,使用近1萬平方米的PVC織物和約5公里長的纜索,創造了世界上最大的投影面。主體可拆分成4個部分,在德里現場組裝。在體育場的最后活動和閉幕式之間短短12小時內重新安裝。設計師哈波爾德為卡塔爾多哈2022年足球世界杯提出的SheikhZayed體育場(見下圖)開合屋蓋方案也采用了可驅動的巨型充氣頂,也許會發展成為一種新型屋蓋體系。
     
    德國柏林東南約100公里休閑公園湖邊57米高的Teichland觀光塔,塔內是垂直的混凝土樓梯。外表面的創意是凹凸的皮膚,采用大約1100平方米的張力膜實現。由頂部和底部的兩個環,固定3片47米高的PTFE膜(TiO2),輔以豎向索,造型美觀,制作方便。
     
    韓國麗水世博會主題館長140米,高3米~13米,形如一條魚。為獲得魚鱗的模擬視覺效果,表面采用108片玻璃鋼百葉,最長13米,厚9毫米。底部邊緣固定,頂部由伺服電機驅動的伸縮致動器推上或降低邊緣,實現百葉彈性彎曲和側旋轉。電腦控制總線系統控制致動器的同步,也可以單獨處理每個百葉窗,并鏈接到互聯網。13米百葉窗的開放過程需要旋轉60°和移動450毫米,一次打開/關閉進程大約30秒。日落之后可打開LED燈,獲得不同角度的效果。這里采用的雖然不是膜材,但這種應用理念很值得借鑒。
     
    阿拉伯聯合酋長國首都阿布扎比投資委員會新指揮部采用這種理念實現了智能遮陽系統。系統是由鋁框 遮陽網格膜、電機及智能控制系統組成,共2100個開合膜單元,每一個單元由6片網格膜構成,總面積約為2.3平方米。隨著太陽沿樓體的移動,遮陽網格膜可隨時逐漸呈現張開或關閉狀態,根據外部環境的變化對大樓的內部溫度、光線進行智能調節。既節省能源,也避免了大面積玻璃反光造成光污染。
     
    藝術家AnishKapoor在法國巴黎系列展中展出了大海獸(Leviathan)。這是一個充氣膜結構藝術品,7.2萬立方米充氣雕塑,高35米,寬33米,長72米,形如3個相互關聯的球形“燈泡”,最大挑戰是凸起的中央穹頂和通往燈泡的狹窄區。
     
    新西蘭奧克蘭機場毛利樹,投影28米×21.6米,高9米。樹頂是環型桁架結構,懸掛PTFE織物,表面面積577平方米,表面是投影連續的360度圖像。
     
    此外,膜結構在克羅地亞機場航站樓(見下圖)中的應用,ETFE膜材用于地鐵出入口、墻面等。這些實例表明,膜結構已經進入了藝術與裝飾領域,應用更為廣泛。(待續)
     
    作者系北京工業大學空間結構研究中心主任、中國鋼結構協會空間結構分會理事長

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