在現(xiàn)代建筑與工程領(lǐng)域，氣囊式膜結(jié)構(gòu)作為一種獨(dú)特且富有創(chuàng)新性的結(jié)構(gòu)形式，正逐漸嶄露頭角。它融合了先進(jìn)的材料科學(xué)與工程力學(xué)原理，為各類空間需求提供了新穎的解決方案。今天佛蘭空間將帶您深入了解氣囊式膜結(jié)構(gòu)，包含其定義、造型原理、應(yīng)用場(chǎng)景、特點(diǎn)以及應(yīng)用案例。

 

 

▲圖片源于網(wǎng)絡(luò)

 

一、什么是氣囊式膜結(jié)構(gòu)

 

氣囊式膜結(jié)構(gòu)是一種以柔性薄膜材料為主體，通過(guò)向膜內(nèi)充氣形成具有一定形狀和承載能力空間結(jié)構(gòu)體的建筑結(jié)構(gòu)形式。

 

該結(jié)構(gòu)主要依靠?jī)?nèi)部氣體壓力來(lái)維持膜體的形狀，并承受外部荷載。

 

膜材料通常選用高強(qiáng)度、耐候性好且具有良好柔韌性的材料，如聚氯乙烯（PVC）涂層織物、乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFE）等。

 

這些材料不僅能夠滿足結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度要求，還能提供良好的氣密性，確保內(nèi)部氣體壓力的穩(wěn)定維持。

 

二、氣囊式膜結(jié)構(gòu)的基本造型

 

1、球形與半球形

 

這類造型常見(jiàn)于一些小型的充氣結(jié)構(gòu)，如充氣穹頂。其外形呈完整的球體或半球體，具有良好的空間完整性和對(duì)稱性，能提供較大的內(nèi)部空間，且在受力方面較為均勻，可有效分散外部荷載。

▲圖為氣囊式膜結(jié)構(gòu)飛艇，來(lái)源于土木穹廬

 

2、圓柱形

 

圓柱形氣囊式膜結(jié)構(gòu)通常具有規(guī)則的長(zhǎng)條形外觀，常用于一些對(duì)空間連續(xù)性有要求的場(chǎng)所，如通道、長(zhǎng)廊等。其側(cè)面為直筒狀，兩端可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行封閉或開(kāi)放設(shè)計(jì)。

 

▲圖為Expo2025SpanishPavilion，源于SADRIJPYZ新環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)

 

3、異形造型

 

隨著設(shè)計(jì)理念的不斷創(chuàng)新，氣囊式膜結(jié)構(gòu)也能夠?qū)崿F(xiàn)各種異形造型。設(shè)計(jì)師可以根據(jù)場(chǎng)地條件、功能需求以及美學(xué)要求，通過(guò)對(duì)膜體的裁剪和充氣方式的控制，塑造出獨(dú)特的空間形態(tài)，為建筑帶來(lái)強(qiáng)烈的視覺(jué)沖擊力。

 

▲圖為《漂浮的幻想》源于SADRIJPYZ新環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)

 

三、氣囊式膜結(jié)構(gòu)的工作原理

 

氣囊式膜結(jié)構(gòu)的工作原理基于氣體壓力與膜體張力的相互平衡。當(dāng)向膜內(nèi)充氣時(shí)，內(nèi)部氣體壓力會(huì)使膜體向外擴(kuò)張，從而產(chǎn)生張力。

 

這種張力均勻分布在膜體表面，使得膜結(jié)構(gòu)能夠保持穩(wěn)定的形狀。同時(shí)，外部荷載（如風(fēng)力、雪荷載等）通過(guò)膜體傳遞到內(nèi)部氣體壓力上，由氣體壓力與膜體張力共同抵抗。

 

例如，在風(fēng)力作用下，迎風(fēng)面的膜體張力會(huì)增加，以抵御風(fēng)的推力；而在雪荷載作用下，膜體向下的變形會(huì)使內(nèi)部氣體壓力相應(yīng)調(diào)整，維持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

 

 

 

四、氣囊式膜結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

 

 

五、氣囊式膜結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

 

 

? 核心優(yōu)勢(shì)

1、施工迅捷：輕便構(gòu)件+簡(jiǎn)易安裝，工期縮短50%+

 

2、成本優(yōu)化：材料節(jié)省30%+人工成本降低

 

3、造型自由：支持復(fù)雜曲面/異形設(shè)計(jì)

 

4、綠色可循環(huán)：拆卸后重復(fù)利用率達(dá)80%+

 

?? 使用注意

1、嚴(yán)格密封：需定期檢漏（建議每季度1次）

 

2、荷載限制：雪載≤50kg/m2 / 風(fēng)載≤0.5kN/m2

 

3、壽命周期：常規(guī)膜材使用壽命8-15年

 

 

六、氣囊式膜結(jié)構(gòu)的應(yīng)用案例

 

 

1、2002年瑞士博覽會(huì)Arteplage展館

 

 

2002年瑞士博覽會(huì)在蘇黎世Neuchatel建造的名為藝術(shù)海灘（Arteplage）展館，三個(gè)一致的氣囊膜，直徑約為100.0m圓形碟狀，上翹外襯邊為骨架式膜，36根柱支承，是迄今最大的一組氣囊膜建筑。

 

▲圖片源于網(wǎng)絡(luò)

 

2、瑞士Aigle自行車競(jìng)技場(chǎng)

 

 

該競(jìng)技場(chǎng)平面為橢圓形氣囊膜，尺寸為90.8m×66.83m，面積5000㎡，由28根柱支撐。上下28根徑向索連接中心直徑5m的圓與周圍支承柱，對(duì)氣囊膜加勁和穩(wěn)定，整體形似自行車轂轆。在周邊三角形桁架內(nèi)為兩環(huán)正方寶石形整體張拉單元，下部徑向索與垂直壓桿端連接，上端連接穩(wěn)定索，并為氣囊膜下層支點(diǎn)。

 

▲圖片源于網(wǎng)絡(luò)

 

3、斯達(dá)黎加的Oxigeno

位于哥斯達(dá)黎加的Oxigeno是一個(gè)14.5萬(wàn)平方米的購(gòu)物娛樂(lè)目的地，是世界上最大的屋頂公園之一。其美食廣場(chǎng)的屋面采用ETFE氣囊式膜結(jié)構(gòu)。氣囊直徑45m，投影面積1600m2，ETFE膜材厚度0.25mm。采用索網(wǎng)加強(qiáng)，索網(wǎng)的網(wǎng)格尺寸1.2m。

 

▲圖片源于網(wǎng)絡(luò)

 

4、氣囊戶外帳篷蒙古包

 

充氣蒙古包的設(shè)計(jì)上選用了典型蒙古包和仙人柱的形制。哈納部分增加了不同大小的窗戶，陶腦部分改為透明星空天窗。通過(guò)點(diǎn)式和線式兩種熱合工藝，形成了充氣蒙古包外觀造型。

 

充氣蒙古包宜做直徑3-10米，也可定做更大規(guī)格。對(duì)于4米充氣蒙古包來(lái)說(shuō)，重量可達(dá)到45kg。10分鐘快速充氣搭建完成，15分鐘泄氣收納折疊完成。收納折疊后體積從34.34m3變成0.8m3，可放入車的后備箱，車載式的充氣蒙古包改變了傳統(tǒng)蒙古包的運(yùn)輸方式。

 

雙層PVC氣囊墻使充氣蒙古包有較好的保溫性和隔熱性，同時(shí)具備了防潮防水的特性。材料的透光特質(zhì)，使得充氣蒙古包夜晚的發(fā)光方式特別，讓草原上的人更容易找到方向和目的地。

 

▲該案例圖文源于谷德網(wǎng)

 

5、氣囊式基坑氣膜

 

四川省人民醫(yī)院綜合科研大樓建設(shè)項(xiàng)目中的氣囊式基坑氣膜是目前我國(guó)西部地區(qū)建筑工地基坑施工中首次應(yīng)用的“氣囊式”充氣膜，氣膜覆蓋面積約1200平方米，最大跨度達(dá)44米，高度6米，是一種兼具防塵性、降噪性、便捷性、智能性和安全性的新型基坑氣膜。該氣膜采用強(qiáng)度大、耐久、耐高溫紫外線的PVDF新型建筑材料，通過(guò)雙層膜+保溫棉的方式結(jié)合，具有非常顯著的隔音和保溫隔熱效果。

 

 

6、氣囊建筑模版

 

從空氣負(fù)形到蘑菇混凝土實(shí)體，該建筑模板由多組異形充氣氣囊構(gòu)成，通過(guò)精準(zhǔn)控制氣囊的負(fù)空間造型，使?jié)仓尚偷幕炷帘砻娉尸F(xiàn)出巴洛克建筑”剖碎空間”般的流動(dòng)肌理。這種創(chuàng)新工藝重新詮釋了建筑實(shí)體與過(guò)渡空間的關(guān)系，將動(dòng)態(tài)力量可視化于凝固的混凝土形態(tài)之中。

 

▲該案例圖文源于谷德網(wǎng)

 

 

7、氣囊藝術(shù)裝置

 

 

新韓國(guó)花園由莫斯科設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)SKNYPL設(shè)計(jì)，采用ETFE材料制成?；▓@中由ETFE材料制成的充氣裝置，單個(gè)或組合在一起作為類似于梁、拱、平板等受力結(jié)構(gòu)構(gòu)件，通過(guò)向單個(gè)膜構(gòu)件內(nèi)充氣（常為室外氣壓的2-7倍），使其保持足夠的內(nèi)外壓差，從而形成氣囊式膜結(jié)構(gòu)。

 

▲該案例圖文源于網(wǎng)絡(luò)

氣囊式膜結(jié)構(gòu)作為一種創(chuàng)新的建筑結(jié)構(gòu)形式，以其獨(dú)特的造型、快速的施工速度、良好的成本效益等優(yōu)點(diǎn)，在多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。盡管它存在一些局限性，但隨著材料科學(xué)和工程技術(shù)的不斷發(fā)展，這些問(wèn)題有望逐步得到解決。未來(lái)，氣囊式膜結(jié)構(gòu)將會(huì)在更多領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，為人們創(chuàng)造出更加豐富多樣的空間體驗(yàn)。

 

以上就是關(guān)于氣囊式膜結(jié)構(gòu)的分享，如您感興趣，可咨詢佛蘭空間。

 

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深圳市佛蘭空間膜結(jié)構(gòu)有限公司，一家專業(yè)從事空間結(jié)構(gòu)建筑一體化的公司，在惠州設(shè)有專業(yè)膜材制作加工生產(chǎn)基地，擁有一批國(guó)內(nèi)外最早從事膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)師、裁剪師和一支技術(shù)嫻熟的安裝隊(duì)伍。

 

16年來(lái)我們致力于膜結(jié)構(gòu)建筑前沿領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，專項(xiàng)研發(fā)了一系列具有針對(duì)性的屋蓋系統(tǒng)，并獲得多項(xiàng)專利產(chǎn)品，已為1000+客戶在相關(guān)體育設(shè)施體育領(lǐng)域（體育看臺(tái)、球場(chǎng)、健康驛站等）、公共設(shè)施領(lǐng)域（商業(yè)、文化、娛樂(lè)、景觀、交通等）、環(huán)保設(shè)施領(lǐng)域（煤棚、污水池除臭罩、污染地塊修復(fù)等）、工業(yè)設(shè)施領(lǐng)域（倉(cāng)庫(kù)、廠房等）提供集設(shè)計(jì)、施工、安裝、維護(hù)為一體的鋼膜結(jié)構(gòu)、屋蓋系統(tǒng)工程服務(wù)。

 

 

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