材料专题：充气结构建筑

摘要 充气膜结构建筑采用特殊的膜材作为建筑的维护结构，透过调整内外气压差形成具有一定的刚度，能够轻松覆盖超大跨度空间的特殊结构体系。室内无需任何梁柱，可轻松实现超过200米的跨度。20世纪40年代以来，借助先进的结构设计理论和轻质膜材料技术的的发展逐渐发展起来，充分体现了建筑艺术和技术科学的完美结合。

关键词 充气结构 建筑 材料技术

充气膜结构建筑主要应用于体育场馆、大型娱乐休闲设施、展览会馆、物流仓储及环保工业等大跨度建筑结构，其技术广泛应用在比较发达的国家，主要集中在美国、加拿大、日本及欧洲的部分国家。

新西兰国家旅游部在法国巴黎埃菲尔铁塔下举办的橄榄球充气结构的揭幕仪式，将世界杯橄榄球赛的热潮进一步延续。

在使用法拉利材料制成的结构内部，六台投影仪放映着十五分钟的短片，介绍新西兰国家的旅游特色风光。橄榄球国际明星泰纳-乌玛噶启动了开幕仪式，展现在502预应力内膜屏幕上是整个自然界的壮美景色、民族人物以及历史演变，让参观者流连忘返。

充气气球的外形呈现是椭圆形的橄榄球，502预应力膜材通过双槽型材固定在底座的周边，然后进行充气。整体结构平均压力达到200帕，大风时可以升至300帕。球体呈十三度倾斜固定在木质底座上。整个球体下部由重达二十二吨的水箱固定，上面覆盖着绿色织物，恰似绿色草坪。

法拉利技术织物上的每一处焊接缝都忠实地再现了椭圆球体的缝接位置，将截糊球模仿得惟妙惟肖。

参观者可以通过两个旋转密封门进入结构内部。结构内部有二氧化碳测量装置，可以监控室内二氧化碳的浓度，在封闭循环系统内排放并净化室内空气。

该项雄伟计划的实现花费了整整9个月的设计和研究，整个结构的总体安装试验和室内布置全部在新西兰的奥克兰完成。

法拉利的预应力织物将尺寸稳定和长寿命完美结合∶

1.尺寸稳定法拉利公司的预应力专利技术在涂层过程中进行双向控制，确保织物经线和纬线上同时具有出众的尺寸稳定性。

2.确保使用寿命长预应力物集法拉利公司二十多年建筑织物开发之经验，以及化学配方的特殊技术。

3.印刷图案个性化：作为一种宣传媒体，可以做数码印刷，或者丝网印刷。依靠其半透明以及轻巧特性，织物与灯光结合可以产生很好的光线效果。

4.安装实施灵活：预应力织物可以适合所有几何形状。法拉利公司开发了名为Texyloopᴿ的专利技术，专门用来循环再生PVC织物中的合成材料。该项专利技术将织物膜带入了可持续发展的方向。

我国对气膜建筑的研究始于上世纪90年代初，当时与世界水平相比，无论是设计理念还是实践经验都存在一定差距，广大建筑师、设计院或使用方对气膜结构的认知程度都存在很大的局限性，所以气膜建筑在中国市场的推广和发展经历了一段相当艰难的时期。ASATI从上世纪60年代，把哈佛大雪的整个田径场用气膜建筑覆盖以后，充气膜建筑就在体育的领域得到了飞速的发展。

由于北京奥运会鸟巢、水立方等场馆对膜材的应用，使人们对膜结构建筑很快的接受和认识，同时也推动了气膜建筑在中国的发展进入了一个崭新的阶段。其应用范围，实用性能及建筑技术也为越来越多的人所关注，相关企业也对此行业跃跃欲试。

充气膜结构不同于张拉膜结构和刚性边界的膜结构，更不同于其他常规结构，其结构形状虽然没有张拉膜丰富，但其空间要求密闭，通过室内外气压差保持结构的稳定性和安全性，并要符合国内外规范要求和承受建筑的风雪荷载。它是集结构力学、机电系统、计算机技术及控制于一体的较高技术水平的系统化结构形式。可见气膜完全区别于传统的张拉膜膜结构，因此，它对构建企业的技术水平和经验有着相当高的要求，如果一个气膜建筑提供商没有气膜相关的专业设计计算书、专利技术、构建经验及相关规范标准，根本不可能为用户提供安全、舒适、低耗的大跨度场馆。这也是充气膜结构在中国时至今日才发展起的来的重要原因。