氣承式張拉膜是由膜面內(nèi)外壓差來穩(wěn)定形狀的正高斯張力曲面的張拉膜。內(nèi)外壓差可通過鼓風(fēng)機向氣密膜材覆蓋的空間內(nèi)送風(fēng)而實現(xiàn)。氣承結(jié)構(gòu)不需要諸如墻、柱、拱等剛性構(gòu)件作為支承,從而使其成為建筑史上最輕質(zhì)、最簡約的人工結(jié)構(gòu),其理論跨度可以到達幾千米。
1917年,英國人W. Lanchester發(fā)明了一種充氣膜作為野外醫(yī)院建筑屋面,這是一種安裝便捷、造價經(jīng)濟的屋面體系,但他本人并未建成。
1946年,美國人Walter Bird建成第一個現(xiàn)代充氣張拉膜,多普勒雷達穹頂( DopplerRadome),直徑15m,矢高18. 3m,采用以玻璃纖維為基布氯丁二烯橡膠為涂層的膜材。1950 - 1970年間,相繼在美國、德國等地建造大量類似穹頂,最大直徑達到60m。
1970年,日本大阪世博會( EXPO70)為張拉膜發(fā)展提供了契機。因日本多地震,且展館多位于軟土地基,因此,展館宜采用輕結(jié)構(gòu)體系。由David Geiger設(shè)計,Birdair公司在美國建成銀色穹頂( Silver Dome,220m×159m)等7座大型氣承式張拉膜,按博會中的美國館,是一個橢圓形充氣張拉膜,139m×78m無柱大廳的屋面由32根沿對角線交叉布置的鋼索和膜布索覆蓋。整個工程只用不到10個月時間就完成了,該設(shè)計不僅表現(xiàn)了膜結(jié)構(gòu)非凡的跨越能力,而且表現(xiàn)了其優(yōu)良的經(jīng)濟性。
但多數(shù)膜穹頂被證明難以有效抵抗惡劣氣候條件而維持正常使用。1985年,銀色穹頂因強風(fēng)和暴雪幾乎完全毀壞。
1988年,日本在東京后樂園棒球館中采用了充氣張拉膜,其平面為橢圓形,對角線跨度為204m,屋頂 高度達6lm,其結(jié)構(gòu)設(shè)計與以前的充氣張拉膜沒有太大區(qū)別,只是采用了雙層膜構(gòu)造并應(yīng)用了先進的自動控制技術(shù)。但運行費用昂貴,經(jīng)營者幾乎不堪重負(fù),之后世界各地再也沒建造大型氣承式公共膜建筑。
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