國外膜結構的應用與研究(三)

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     二、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(lián)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(chuàng)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(xiàn)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(fā)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(chuàng)意是凹凸的皮膚，采用大約1100平方米的張力膜實現(xiàn)。由頂部和底部的兩個環(huán)，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(xiàn)百葉彈性彎曲和側旋轉。電腦控制總線系統(tǒng)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(lián)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(lián)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(xiàn)了智能遮陽系統(tǒng)。系統(tǒng)是由鋁框 遮陽網格膜、電機及智能控制系統(tǒng)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(xiàn)張開或關閉狀態(tài)，根據(jù)外部環(huán)境的變化對大樓的內部溫度、光線進行智能調節(jié)。既節(jié)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(lián)的球形“燈泡”，最大挑戰(zhàn)是凸起的中央穹頂和通往燈泡的狹窄區(qū)。

      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(huán)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(xù)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(xù)）

     作者系北京工業(yè)大學空間結構研究中心主任、中國鋼結構協(xié)會空間結構分會理事長