膜结构在中国的发展历史

[膜结构建筑及膜材料的发展] 膜结构建筑,张拉膜,上海摩随着北京奥运会及上海世博会的顺利落幕，其中的大型膜结构建筑给人们留下了深刻的印象。

本文介绍了近年来国内外膜结构材料的发展及其在建筑领域的应用，并对几类主要产品以及不同生产商生产的同类产品进行了性能对比，通过各类产品的优劣性对比，期望能为广大下游用户提供一定的参考。

The noticeable mega membrane structures presented in the Beijing 2008 Olympic Games and Shanghai Expo 2010 have undoubtedly attracted lots of attention. Development trajectory of membranes and the application of which in the architectural field were introduced in this paper. Product performances of some major categories manufactured by different producers were compared to finalize the superior ones for the reference of downstream users. 120世纪膜结构建筑和膜结构材料的发展历程1.1国际上膜结构建筑的发展情况一般认为，现代膜结构建筑的出现是从1970年大阪世博会开始的。

其标志性建筑是在该届世博会上展出的美国馆，它采用气承式膜结构建筑，外形近视椭圆形，具体尺寸为140 m×83.5 m。

该展馆之所以在当时受到瞩目，是因为它是世界上首次出现的现代膜结构建筑，其使用的膜材是玻纤织物涂以聚氯乙烯（PVC）树脂，与后来大量建造的膜结构建筑材料类似。

浅析ETFE建筑膜材在我国膜结构中的应用:膜结构膜材膜结构建筑是近几十年发展起来的一种采用新型材料的全新结构形式，因其特有的优点成为建筑行业的一枝独秀。

而ETFE建筑膜材作为膜结构的新兴膜材，以其优越的材料特性将很快成为我国建筑膜材市场的主力军。

1、ETFE建筑膜材的特点ETFE建筑膜材，由ETFE（乙烯-四氟乙烯共聚物）生料直接制成。

ETFE不仅具有优良的抗冲击性能、电性能、热稳定性和耐化学腐蚀性，而且机械强度高，加工性能好。

这种膜材透光性特别好，号称“软玻璃”，质量轻，只有同等大小玻璃的1%；韧性好、抗拉强度高、不易被撕裂，延展性大于400%；耐候性和耐化学腐蚀性强，熔融温度高达200℃；可有效的利用自然光，节约能源；良好的声学性能。

ETFE膜自清洁功能使其表面不易沾污，且雨水冲刷即可带走沾污的少量污物，清洁周期大约为5年。

另外，ETFE膜可在现成预制成薄膜气泡，方便施工和维修。

当然ETFE也有不足，如外界环境容易损坏材料而造成漏气，维护费用高等，但是随着大型体育馆、游客场所、候机大厅等建设的增多，ETFE更加突显了自己的优势。

2、ETFE建筑膜材在我国的应用膜结构建筑是近几十年发展起来的一种采用新型材料的全新结构形式。

作为空间结构体系的新成员，它集建筑学、结构力学、精细化工与材料科学、计算机技术等为一体，借鉴现代造型艺术与技术美学的成就，以灵活多变的建筑造型、优异的受力特性受到了建筑师和结构师们的青睐。

膜结构外观造型新颖独特，内部空间给人一种梦幻般的感觉，很大程度上满足了现代人的审美观念。

近年来，ETFE建筑膜材的应用在很多方面可以取代其他产品而表现出强大的优势和市场前景。

生产这种膜材的公司很少，只有日本旭硝子、德国科威尔等少数几家公司可以提供ETFE建筑膜材，这种膜材的研发和应用在国外发达国家也不过十几年的历史。

目前国内膜结构发展振奋人心。

随着一些大型体育馆、候机大厅等建设以及2008年北京奥运会及2010年上海世博会和广州亚运会等国际盛会的举办，为中国膜结构的发展带来了机遇和挑战。

膜结构-21世纪的宠儿内容提示：大阪万国博览会中的美国馆采用不着气承式空气膜结构。

这个拟椭圆、轴线尺寸为140m*83.5m的展览馆是世界上第一个大跨度的膜结构，而且是首次采用了聚氯乙烯（PVC）涂层的玻璃纤维织物。

作为一种真正的现代工程结构，大阪万国博物会的展览馆标志着膜结构时代的开始。

从自以后，膜结构在世界范围内得到了迅猛的发展。

从跨度来说，美国宠提亚克的“银色穹顶”气承式空气膜结构的平面有234.9m*183m，开始采用聚延伸阅读：万国亚克大阪膜结构跨度大阪万国博览会中的美国馆采用不着气承式空气膜结构。

这个拟椭圆、轴线尺寸为140m*83.5m的展览馆是世界上第一个大跨度的膜结构，而且是首次采用了聚氯乙烯（PVC）涂层的玻璃纤维织物。

作为一种真正的现代工程结构，大阪万国博物会的展览馆标志着膜结构时代的开始。

从自以后，膜结构在世界范围内得到了迅猛的发展。

从跨度来说，美国宠提亚克的“银色穹顶”气承式空气膜结构的平面有234.9m*183m，开始采用聚氯乙烯（PVC）涂层的玻璃纤维织物，类似的大型体育馆在北美就建了九座。

从面积来说，沙特阿拉伯吉大机场大厅的悬挂膜结构占地42万平方米。

作为膜结构的一种新形式，索穹顶于1988年首先用在汉城奥运会的体操馆与击剑馆，其后又在一些体育建筑中得到推广，例如1996年亚特兰大奥运会的“佐治亚穹顶”，拟椭圆形的尺寸达240m*193m.为了庆祝新千年的到来，英国在伦敦建成了直径达320m的“千气穹顶”。

整个展览大厅总面积为8万平方米。

覆盖其上的是72块聚氯乙烯（PVC）涂层的玻璃纤维织物板，千年穹顶以其独特的膜结构，显示了当今建筑技术与材料科学的发展水平。

（参考《》）中国现代空间结构的发展受到了西方国家先进技术的影响。

近几年来，在膜结构应用上显示了活跃的趋势。

虽然一开始工程规模不大，但已逐渐扩展到更大的面积和跨度。

所采用的技术与材料在某种程度上还要依靠国外，但预计会有更多的工程依靠自己的力量来完成。

我国钢结构建筑发展历史钢结构包括房屋钢结构、桥梁、塔桅、容器及水工钢结构等多领域。

本文仅谈房屋钢结构的60年发展历程。

房屋钢结构发展可分为四个阶段：初盛阶段(上世纪50年代至60年代)、低潮阶段(上世纪60年代中后期至70年代)、发展时期(上世纪80年代至90年代)、强盛阶段(2000年至2010年)。

初盛阶段(上世纪50年代至60年代)1949年新中国刚成立，百废待兴，当时钢产量很低，每年仅135万吨(现已达5亿吨以上)。

钢结构建设只有依靠苏联经济及技术援助，当时苏联援建156项重型工业工厂，包括冶金、重型机械、飞机汽车等工业，如鞍山钢铁厂，武汉钢铁厂、大连造船厂、哈尔滨飞机制造厂等。

当时还派来一大批苏联专家指导工作。

与此同时还在北京、沈阳、华东、华南、中南、西南、西北等地成立6大工业设计院，在北京、武汉、鞍山、重庆、包头、上海成立了6个钢铁设计院，先后成立了22个冶金建设部门及钢结构制造安装公司等。

短短几年建设了不少钢结构工业厂房(钢柱、钢屋架、吊车梁)，培养一大批设计、制造、安装方面的人才，为今后发展打下了坚实基础。

当时，民用建筑钢结构工程不多，值得提出的有：1954年北京体育馆(57米跨两铰落地拱)、1954年重庆人民礼堂(40.6米肋环形钢穹顶)、1956年天津体育馆(50米柱面联方钢网壳)、1959年北京人民大会万人礼堂(60.9米大钢桁架)等。

当今的日本教授首创的弦支梁、弦支桁架以及弦支穹顶等，这种弦支概念在上世纪50年代就已经有了，如大跨度下撑式吊车梁以及预应力输煤栈桥等。

低潮阶段(上世纪60年代中后期至70年代)这个时期国家各部门钢材需求量增大了，但钢产量仍然不多，每年也只有2000万吨，国家提出节约钢材的政策，当时有人片面理解为不用钢结构，于是钢结构工程数量少了。

在文化大革命时期更是一切都停了下来。

通过教授及工程技术人员的积极努力，才把使用多年的1955年版《钢结构规范》用自己编写的1974年版《钢结构规范》代替。

幕墙技术国内外发展史认识事物是一个循序渐进的过程，理性认知是感性认知的升华，所以要学习幕墙技术之前，我们必须了解幕墙技术的历史，由历史感悟现在，由现在展望未来。

建筑幕墙是建筑技术发展的产物，是融建筑技术、建筑艺术为一体的外围护结构。

它在国际上有着较长的发展历史，在国内也有了二十多年迅猛发展的历史，在不同的历史时期，都有其相对应的幕墙形式和幕墙技术。

国外幕墙技术的发展历史及现状：1.探索阶段（1851～1950）1851年英国伦敦工业博览会水晶宫（Crystal Palace）是第一个采用玻璃幕墙的建筑（图1）。

在探索阶段不断进行玻璃品种、质量以及型材质量，重点解决防渗漏、隔音、保温、硅酮结构密封胶材料老化等问题，这一阶段被称为第一代幕墙。

2.发展阶段（1950～1980）这一时期突出特点是采用新技术和新材料，找到了解决影响幕墙发展的各项问题的途径和方法，如研制推广隐框、半隐框玻璃幕墙所用硅酮结构胶，具有良好的粘接性、变形性能、耐老化性等。

这一阶段具有代表性的玻璃幕墙建筑如美国宾夕法尼阿尔考大楼(Alcoa Building),它是世界上首次采用压力平衡原理成功解决防渗漏的幕墙建筑（图2）。

这一阶段的幕墙被称为第二代幕墙。

3.推广阶段（1980～1996）在发达国家，进入80年代以来建筑幕墙的推广应用范围日益拓宽，建筑幕墙的技术含量不断增加，新技术应用日渐增多，呈现出多样化、工厂化、现代化特点。

金属幕墙、天然石材幕墙、混凝土幕墙等均趋成熟，进入工程实用；单元式幕墙被大量的推广，幕墙的基本单元全部在工厂内制造，在施工现场主要是进行组合和安装，不仅提高了幕墙的施工效率，而且大大提高了幕墙质量。

在建筑设计方面，则出现利用玻璃的光学效应，由建筑师创造出各种奇异的建筑造型。

例如西班牙的华伦西亚天文馆（图3），球形的天文馆被覆盖在一个透明的拱形罩下，在罩的一侧，一个巨大的门上下开启与闭合，露出里面的球形天文馆，就像是一张一合的眼帘。

建国以来大跨度建筑的空间结构发展空间大跨度结构是建筑工程发展的一个重要标志，我国自五十年代以来就开展了对薄壳结构、悬索结构的研究开发与应用，建成了一批有影响的代表性工程，并取得了一大批研究成果。

八十年代由于计算机技术的发展，空间网格结构在理论研究、标准规范和工程实践等方面均取得了举世瞩目的成绩。

随着国力的增强，新材料的不断出现，空间结构由单一结构形式发展为组合结构、混合结构等多种结构形式，应用范围也从公共建筑、体育建筑发展到工业建筑乃至建筑的各个领域。

50年来，空间大跨度结构取得的辉煌成就使我们能充满信心地去营造21世纪更广阔的空间。

一、五十年空间大跨度结构的发展历程建国50年来，空间大跨度结构经历了四个发展时期：第一时期为五十年代末至六十年代中期，第二时期为七十年代末至八十年代中，第三时期为八十年代末到九十年代初，第四个时期为九十年代。

这四个发展时期都是依据当时的国力和建筑技术水平，反映出各自的结构特点与技术水平。

1、五十年代末至六十年代中期五十年代末，随着建国十年来国力的复苏，国家已有能力关注大型体育馆与大跨度公共建设的需要。

广大结构设计研究人员也以空前的热情投入于薄壳结构、悬索结构的理论研究。

这些理论研究紧密结合工程需要，在当时产生了很好的效果。

在薄壳结构方面，我国技术人员对球壳、圆柱面柱、双曲扁壳、组合扭壳等作了系统的理论研究，发表了一大批高质量的论文。

在理论研究的基础上，进行了大量的工程实践，其中代表性的工程如新疆某工厂的金工车间，采用跨度60m的椭园旋转壳体结构，目前该工程仍为国内最大跨度的薄壳结构。

还建成了跨度42m双曲扁壳的北京网球馆。

建成于1959年的北京火车站，其跨度为35m×35m，也采用双曲扁壳结构。

薄壳结构取材容易、材料省、结构与建筑围护合二为一，造价低，除模板制作稍麻烦外，施工相对简便，计算分析可用连续化方法求解，这些都是符合当时的技术水平与施工条件的。

配合大量的理论研究与工程实践，于1965年完成了国内第一本空间结构方面的规程《钢筋混凝土薄壳顶盖及楼盖设计计算规程》(BJG16－65)，这一规程对以后薄壳结构的设计与施工起到了积极的指导作用。

张拉膜结构的发展方向膜结构是建筑结构中最新发展起来的一种形式，它以性能优良的织物为材料，或是向膜内充气，由空气压力支撑膜面，或是利用柔性钢索或刚性支撑结构将面绷紧，从而形成具有一定刚度、能够覆盖大跨度空间的结构体系。

自从1970年代以来，膜结构在国外已逐渐应用于体育建筑、商场、展览中心、交通服务设施等大跨度建筑中。

膜结构已成为结构设计选型中的一个主要方案。

成为化纤纺织品应用的一个重要领域。

近年来在中国建筑结构中也有长足的进展。

大阪万国博览会中的美国馆采用了气承式空气膜结构。

这个拟椭圆形、轴线尺寸为140m ×83.5m的展览馆是世界上第一个大跨度的膜结构，而且是首次采用了聚氯乙烯（PVC）涂层的玻璃纤维织物。

作为一种真正的现代工程结构，大阪万国博览会的展览馆标志着膜结构时代的开始。

自此以后，膜结构在世界范围内得到了迅猛的发展。

从跨度来说，美国庞提亚克的“银色穹顶”气承式空气膜结构的平面有234.9m×183m，开始采用聚四氟乙烯（PTFE）涂层的玻璃纤维织物，类似的大型体育馆在北美就建了九座。

从面积来说，沙特阿拉伯吉大机场候机大厅的悬挂膜结构占地42万m2.作为膜结构一种新形式，索穹顶于1988年首先用在汉城奥运会的体操馆与击剑馆，其后又在一些体育建筑中得到推广。

千年穹顶以其独特的膜结构，显示了当今建筑技术与材料科学的发展水平。

目前国内有好多厂家都能生产有PVC涂层聚酯织物，但其性能尚未能完全达到建筑织物的要求，作为建筑用的永久性材料尚需进一步提高。

据悉最近有些公司正在试制有PVDF面层的聚酯织物和PTFE玻璃纤维织物，外观与性能都大有改进。

近一段时间来，国外媒体表现出了对中国建筑设计前所未有的关注。

2005年12月23日的美国《商业周刊》评选出了中国十大新建筑奇迹，包括北京奥体主会场、国家游泳中心、北京首都国际机场、上海世界金融中心、国家大剧院、中央电视台、上海崇明东滩生态城、当代MOMA、长城脚下的公社、东海大桥（上海）。

膜结构及索膜结构综述——结构选型期中作业城市建设与管理学院10级景观建筑设计专业汪珂珂（20101150175）1.膜结构建筑概述膜结构也称为织物结构，是世纪中叶20 发展起来的一种新型空间结构形式，它以性能优良柔软织物为材料，由膜内空气压力支撑膜面，或利用柔性钢索或刚性支撑结构使膜面产生一定的预张力，从而形成具有一定刚度、能够覆盖大空间的结构体系。

膜结构的起源可追溯至远古时代人们利用牛皮或布等制作的帐篷结构。

但是长期以来由于技术原因，这种结构发展并不快。

1970年日本大阪世界博览会，由美国工程师盖格尔(David Geiger)设计的美国馆，其屋顶采用空气支撑膜结构，平面尺寸达到83.5 m×142 m，采用以聚氯乙烯(PVC)涂层的玻璃纤维织物建造。

通常被认为是第一个现代意义上的大跨度膜结构。

虽然现代膜结构出现仅有几十年时间，但发展迅速。

在20 世纪后期成为国际上大跨度空间建筑及景观建筑的主要形式之一,具有强烈的时代感和代表性。

它是集建筑学、结构力学、精细化工、材料科学、计算机技术等为一体的多学科交叉应用工程,具有很高的技术含量和艺术感染力,实用性强、应用领域广泛,既可应用于大型大跨度的公共建筑，如体育场馆、机场大厅、展览中心、购物中心，也适用于规模较小而造型各异的休闲景观设施、建筑小品等。

其发展潜力巨大,将成为21 世纪空间结构的发展主流。

2.膜结构的分类根据不同的支撑方式，通常将膜结构分为空气支撑式、张拉式及骨架支撑膜结构3大类。

2.1 充气式膜结构向由膜结构构成的室内充入空气,使室内的空气压力始终大于室外的空气压力,使膜材料处于张力状态来抵抗负载及外力的构造形式有单层结构和双层结构两种。

单层结构如同肥皂泡,单层膜的内压大于外压。

此结构具有大空间,重量轻,建造简单的优点,但需要不断输入超压气体及日常维护管理。

双层结构是在双层膜之间充入空气,和单层相比可以充入高压空气,形成具有一定刚性的结构。

当代膜结构发展概述‘当代膜结构发展概述•简介：当代膜结构发展概述，从不定的形状与形状的确定，从帐篷到永久性建筑，膜的交承——空气、索或骨架三个方面来阐述的！•关键字：当代，膜结构，发展，概述一、前言•为了迎接新世纪的来临，人们试图采用各种方式表示庆贺，建造一座建筑物不但以其形体引人注目，而且将作为标志性建筑而长久地存在。

在全世界众多的纪念性建筑中，英国所建造的千年穹顶（Millennium Dome）尤为突出。

当2000年子夜的钟声敲响时,在伦敦泰晤士河畔五彩缤纷焰火的照耀下，千年穹顶以它银白色的圆顶迎接新的千禧年。

这座直径320m、以12根高山100m的桅杆所支承的圆球形屋顶采用了张力膜结构。

正是这座穹顶集中体现了20世纪建筑技术的精华，用它来迎接新世纪，的确是再恰当不过了。

虽然人们喜欢从最广泛的意义出发，把铁木构架和帆布建成的大棚,甚至以枝条和兽皮搭成的帐篷都纳入膜结构的范围,但从严格的结构受力的定义来说,膜结构始于1970年日本大阪博览会上一座气承式膜结构的美国馆。

当初这不过是临时性的展览建筑，但30年来膜结构却经历了巨大的变化。

从膜结构的跨度来看，近似椭圆形的美国馆，两个方向的跨度针别为 140m 和 83.5m。

以后东京后乐园的气承式膜结构，最大跨度达201m。

而美国亚特兰大的佐治亚穹顶，以椭圆形的屋顶覆盖了 240mxl92m的索膜结构。

从当前的技术和材料条件看，完全有可能用膜结构来修建 1000m的大跨度建筑。

从所覆盖的面积来看，1981年沙特阿拉伯吉大机场候机大厅的伞形悬挂膜结构的占地42万m2，已令人叹为观止。

而如今在沙特阿拉伯的米拿，为了庇护来往的朝圣者，正在分三期建设与吉大机场类似的膜结构，总面积在100万m2以上，堪称” 帐篷之城”。

膜结构作为一种现代化的工程结构，显示了当今建筑技术与科学的发展水平，也具有巨大的发展潜力，在新的世纪中，膜结构必将在建筑结构中占有重要的地位。

大师说：建筑膜的发展简史和特色功能原理分析一、建筑膜发展简史建筑膜一词，显而易见是跟建筑有关，最早是从保护我们的生命财产安全开始的。

建筑膜是美国是上个世纪30年代末研发出来的，其来源的材料和技术主要用于航天航空，因为航天飞机或火箭飞往太空时必须穿越大气层，而与大气层所摩擦会产生几千度的高温，高温足以让航天飞机机毁人亡，所以当时美国航天研制了一种特殊高温材料，且可以直接涂在机身上，让航天器能够顺利的穿越大气层，后来美国又把其中一部分技术转化为民化，最开始只用于飞机玻璃窗上，只因安全需求，而民化最早只是为了防止紫外线的照射。

后期，因为美国沿海城市紫外线照射强烈，并且会受到狂风的袭击，对于建筑物上面的玻璃的冲击最大，人们容易受到伤害，慢慢的就将隔热和防爆的技术融合并使用到建筑物上面，增加人类与自然界抗衡的砝码，更好的服务于人们的日常生活。

自此，建筑膜开始问世。

但是这个时候的建筑膜因为技术的刚刚从航空上面转为民化，所以在价格和应用上面还不是很广泛，很多人对于建筑膜根本不了解也没有接触过。

到20世纪60年代建筑膜才被广泛应用，而当时的建筑膜具有将太阳辐射反射出玻璃窗外，以阻止玻璃内表面紫外线和热辐射的侵害或是安全保护性引起了人们的重视，特别是对于沿海的城市还有就是高楼层建筑都得到了广泛的应用，因为人们还没有接触过能够隔热隔紫外线的东西，觉得非常的神奇，一张薄薄的膜竟然可以阻挡自然界的眼光来保护我们，并且效果非常的明显。

至此，建筑膜开始得到广泛的应用和好评。

70年代的能源危机让建筑膜快速更新第三代产品。

能源危机导致了，电费增长，能源紧缺，让人们的生活和社会的压力越来越大，那么就会开始寻找节能的好材料和好方法。

因此促使建筑膜产品迅速发展，一片薄薄的建筑膜就有着这么多的功能，而用途也不在局限于某一的行业了，自然获得好评。

在欧美国家，建筑膜就像我们的每个窗户不可以裸体，必须有玻璃一样，近两年来，建筑膜作为安全节能型材料被广泛地运用。

世界十大膜结构案例
膜结构是一种轻型建筑结构，以薄膜材料覆盖在支撑框架上而成，具有轻巧，灵活，造型多样等特点。

以下是一些世界著名的膜结构案例。

北京国家体育场，中国北京：2008年北京奥运会主体育场，采用了特殊的膜结构，由两层网状钢构成，外观独特，被称为鸟巢。

温布利大球场，英国伦敦：这个球场进行了翻新，新设计中采用了膜结构，具有圆顶形状，作为世界著名的体育场之一。

阿布扎比海洋馆，阿拉伯联合酋长国阿布扎比：采用了独特的膜结构设计，建筑外观仿照海洋生物，如鱼类或蛤蜊壳。

索契冬奥会主会场，俄罗斯索契：2014年冬奥会的主体育场，采用了膜结构建造，外观造型独特。

北京大兴国际机场，中国北京：机场采用了大量的膜结构，不仅提供遮阳作用，还为旅客提供了独特的建筑景观。

渥太华国家美术馆，加拿大渥太华：采用膜结构建造，给人以轻盈的感觉，与周围环境融为一体。

威尼斯马可波罗国际机场，意大利威尼斯：机场的部分建筑采用膜结构，使得整体建筑呈现现代感和科技感。

南京青奥体育公园，中国南京：建筑外观以膜结构为主，形成了独特的体育场馆景观。

莫斯科斯巴达克游泳馆，俄罗斯莫斯科：游泳馆外观由膜结构覆盖，造型独特，给人以现代感。

阿联酋迪拜球场，阿拉伯联合酋长国迪拜：这座体育场的屋顶采用了膜结构设计，形成了独特的外观。

这些案例展示了膜结构在全球范围内的广泛应用，不仅在体育场，机场等建筑中得到应用，还在文化建筑，展馆等领域展现出其轻巧灵活的特性。