在當(dāng)代建筑的天際線上，一種輕盈靈動(dòng)、充滿未來感的形態(tài)正熠熠生輝——那便是張拉式膜結(jié)構(gòu)。它跳脫出傳統(tǒng)建筑“剛性承重”的思維框架，以“張力”為筆，勾勒形態(tài)，實(shí)現(xiàn)建筑與藝術(shù)的完美融合。今天，佛蘭空間帶您了解這一獨(dú)特的建筑形式。

 

一、什么是張拉式膜結(jié)構(gòu)

 

張拉式膜結(jié)構(gòu)是一種通過拉索將膜材料張拉于結(jié)構(gòu)上而形成的建筑結(jié)構(gòu)形式，也可稱為張拉式索膜結(jié)構(gòu)。它由穩(wěn)定的空間雙曲張拉膜面、支承桅桿體系、支承索和邊緣索等構(gòu)成，利用膜材的柔性和拉索的張力共同作用，形成穩(wěn)定的曲面結(jié)構(gòu)，以覆蓋空間或作為建筑的主體結(jié)構(gòu)。

二、張拉式膜結(jié)構(gòu)的基本造型

 

 

張拉式膜結(jié)構(gòu)可根據(jù)設(shè)計(jì)要求，通過張拉和松弛膜材來達(dá)到不同的建筑效果，比如單曲面、雙曲面、鞍形面、波浪形面等，其造型千變?nèi)f化，但歸根結(jié)底源于以下兩種基本曲面形態(tài)。

 

01負(fù)高斯曲面（馬鞍形）

 

這是張拉膜最經(jīng)典的造型。曲面在一個(gè)方向上是向上的拱形（抗壓），在另一個(gè)方向上是向下的懸鏈線形（受拉），形似一個(gè)馬鞍。這種雙曲拋物面造型確保了膜面在任何點(diǎn)上都具有良好的排水性和穩(wěn)定性。

02錐形曲面

 

由一個(gè)或多個(gè)高點(diǎn)支撐，膜面呈放射狀向下展開，充滿張力感和向上的動(dòng)勢(shì)。

 

三、張拉式膜結(jié)構(gòu)的核心原理

 

張拉式膜結(jié)構(gòu)的核心原理是通過施加預(yù)張力使膜材處于拉伸狀態(tài)，從而獲得足夠的剛度和穩(wěn)定性。預(yù)張力使膜材在各種荷載作用下始終保持拉伸狀態(tài)，避免出現(xiàn)皺褶或松弛，同時(shí)膜材的曲率變化和拉索的張力共同作用，形成自平衡的力學(xué)體系，抵抗風(fēng)荷載、雪荷載等外力作用。

 

四、張拉式膜結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)分析

 

? 優(yōu) 點(diǎn)

1、 造型自由，藝術(shù)性強(qiáng)

能夠創(chuàng)造出傳統(tǒng)建筑難以實(shí)現(xiàn)的豐富曲線和動(dòng)態(tài)造型，極具視覺沖擊力和標(biāo)志性。

2、大跨度、空間開闊

膜材自重極輕（約1kg/m2），可以實(shí)現(xiàn)巨大的無柱覆蓋空間，有效利用土地資源。

3、 自潔性好、節(jié)能環(huán)保

PTFE等膜材表面光滑不沾灰，雨水沖刷即可潔凈。高反射率減少室內(nèi)熱量積聚，自然漫射光減少照明需求。

4、 施工周期短

鋼索、膜布等主要構(gòu)件工廠預(yù)制，現(xiàn)場(chǎng)主要是組裝和張拉作業(yè)，工期大幅縮短。

5、? 安全性能好

輕型結(jié)構(gòu)抗震性能優(yōu)異。即使發(fā)生意外，膜材撕裂而非坍塌，可為人員疏散提供時(shí)間。

?? 不 足 與 局 限 性

1、 耐久性與耐火性局限

設(shè)計(jì)壽命（通常20-30年）低于傳統(tǒng)建筑。材料多為阻燃但遇明火會(huì)熔融，需配備專門消防系統(tǒng)。

2、隔熱與隔音性能較差

單層膜結(jié)構(gòu)保溫隔熱性能不如傳統(tǒng)墻體。隔音效果，特別是對(duì)雨噪的隔絕，較差。

 3、設(shè)計(jì)計(jì)算復(fù)雜

形態(tài)確定、受力分析、裁剪分析高度依賴復(fù)雜計(jì)算軟件和工程師經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)門檻高。

4、初期投資較高

高性能膜材、專用鋼索及配件價(jià)格昂貴，專業(yè)隊(duì)伍施工導(dǎo)致初始造價(jià)較高。

五、張拉式膜結(jié)構(gòu)的應(yīng)用場(chǎng)景

 

1、文化體育設(shè)施

體育場(chǎng)、體育館、游泳館的看臺(tái)罩棚、演出舞臺(tái)等，完美契合大跨度無柱空間需求。

2、交通樞紐

機(jī)場(chǎng)航站樓、火車站臺(tái)、高速服務(wù)區(qū)、收費(fèi)站，為旅客提供舒適候車空間。

3、商業(yè)與娛樂

購物中心中庭、酒店入口、景區(qū)大門、游樂場(chǎng)，提升商業(yè)吸引力與藝術(shù)性。

4、工業(yè)與環(huán)保

大型煤場(chǎng)、礦料堆場(chǎng)封閉倉、污水池加蓋，實(shí)現(xiàn)大跨度覆蓋與環(huán)保效益。

5、景觀與小品

公園廣場(chǎng)遮陽傘、雕塑、景觀廊道，為城市增添藝術(shù)氣息與休閑空間。

 

六、張拉式膜結(jié)構(gòu)的著名案例

 

01卡塞爾聯(lián)邦花園展覽音樂廳

 

奧托1955年設(shè)計(jì)卡塞爾聯(lián)邦花園展覽音樂廳像是一個(gè)四點(diǎn)支撐的帳篷依靠邊索給膜施加預(yù)應(yīng)力使帳篷的外形呈現(xiàn)兩頭向上、兩頭向下的形狀(馬鞍形)這個(gè)設(shè)計(jì)宣告了帳篷設(shè)計(jì)進(jìn)入了全新的時(shí)代。

 

02科隆園藝展舞場(chǎng)

 

科隆園藝展舞場(chǎng)由6根梭形柱撐吊起張拉膜再以6根穩(wěn)定索向下壓住膜材以平衡受力覆蓋了直徑33米的室外舞場(chǎng)區(qū)域從結(jié)構(gòu)體量和設(shè)計(jì)方面來說該結(jié)構(gòu)第一次超出了“帳篷”的意向。

 

03蒙特利爾博覽會(huì)德國館

 

 

1967年蒙特利爾世博會(huì)的德國館8根鋼鐵的桅桿和5厘米直徑鋼纜結(jié)成的索網(wǎng)支撐起半透明的白色滌綸帳篷這一輕型化大跨度的建筑成為1972年慕尼黑奧運(yùn)主場(chǎng)館的先聲。

 

04丹佛國際機(jī)場(chǎng)航站樓

 

丹佛國際機(jī)場(chǎng)航站樓是為數(shù)不多的整體采用膜結(jié)構(gòu)的機(jī)場(chǎng)76米x285米的大空間沿長邊方向劃分為17個(gè)單元。每個(gè)單元由間距45.8米的兩根支柱撐起山峰形的脊索柱間為起穩(wěn)定作用的谷索以脊索和谷索為邊界結(jié)構(gòu)其間的張拉膜材覆蓋建筑大空間。

 

05沙特吉達(dá)國際機(jī)場(chǎng)Hajj 航站樓

 

沙特吉達(dá)國際機(jī)場(chǎng)的Hajj航站樓（朝覲航站樓）是全球穆斯林朝覲者前往麥加的重要交通樞紐，航站樓采用獨(dú)特的膜結(jié)構(gòu)帳篷屋頂，由特氟隆涂層玻璃纖維織物制成，可反射76%的太陽輻射，即使在高溫環(huán)境下也能保持室內(nèi)涼爽。是世界上最早也是最大的張拉膜結(jié)構(gòu)之一。由210頂巨大的錐形膜結(jié)構(gòu)單元組成，猶如一群沙漠中的帳篷，既體現(xiàn)了當(dāng)?shù)匚幕瘋鹘y(tǒng)，又完美解決了大跨度遮陽問題。

06上海世博會(huì)世博軸

 

 

2010年上海世博會(huì)主入口的世博軸也采用了張拉索膜結(jié)構(gòu)由德國SBA公司和華東建筑設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)全長1045米、寬約100米的世博軸由6個(gè)喇叭形的“陽光谷、13根大型桅桿數(shù)十根斜拉索和巨大的膜結(jié)構(gòu)組成。

 

07響沙灣蓮花酒店

 

 

膜結(jié)構(gòu)以“蓮花”為靈感，通過層層張拉膜模擬蓮花的形態(tài)，既呼應(yīng)沙漠中沙丘的曲線，又形成獨(dú)特的視覺景觀。這種設(shè)計(jì)不僅美觀，還充分考慮了沙漠環(huán)境中的日照、風(fēng)沙等因素，實(shí)現(xiàn)了功能與形式的統(tǒng)一。采用輕鋼結(jié)構(gòu)作為支撐，搭配高強(qiáng)度膜材，既減輕了建筑自重，又通過特定的鋼板固定流沙，形成類似“沙海浮舟”的獨(dú)特地基基礎(chǔ)，確保在沙漠環(huán)境中保持穩(wěn)定。

總結(jié)而言，張拉式膜結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代建筑技術(shù)、材料科學(xué)與結(jié)構(gòu)藝術(shù)的完美結(jié)晶。它以其無與倫比的造型自由度和高效的空間性能，持續(xù)拓展著建筑的邊界，為我們創(chuàng)造出一個(gè)又一個(gè)輕盈、明亮、充滿未來感的詩意空間。

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