国外膜结构的应用与研究

2017-10-24 18:32:34 admin 10

二、新的应用领域不断拓宽

韩国丽水世博会国际馆(见下图)屋盖造型的寓意为海浪与岛屿,采用钢结构骨架支承膜结构。屋面上共11个岛屿,7种不同大小和形状。最小14米×14米×5.3米,重约95千克;最大22米×18米×7.8米,重约203千克。岛屿既是造型,又在内部设有通风口,为下部展厅自然通风,内外均采用半透明的二氧化钛PVC膜覆盖。显然用膜材覆盖复杂曲面比钢材方便得多。

印度德里大型系留气球 Aerostat 用于2010年英联邦运动会开幕式和闭幕式,长80米、宽40米、高12米,2.2万立方米体积内充氦气,使用近1万平方米的PVC织物和约5公里长的缆索,创造了世界上最大的投影面。主体可拆分成4个部分,在德里现场组装。在体育场的最后活动和闭幕式之间短短12小时内重新安装。设计师哈波尔德为卡塔尔多哈2022年足球世界杯提出的SheikhZayed体育场(见下图)开合屋盖方案也采用了可驱动的巨型充气顶,也许会发展成为一种新型屋盖体系。

德国柏林东南约100公里休闲公园湖边57米高的Teichland观光塔,塔内是垂直的混凝土楼梯。外表面的创意是凹凸的皮肤,采用大约1100平方米的张力膜实现。由顶部和底部的两个环,固定3片47米高的PTFE膜(TiO2),辅以竖向索,造型美观,制作方便。

韩国丽水世博会主题馆长140米,高3米~13米,形如一条鱼。为获得鱼鳞的模拟视觉效果,表面采用108片玻璃钢百叶,最长13米,厚9毫米。底部边缘固定,顶部由伺服电机驱动的伸缩致动器推上或降低边缘,实现百叶弹性弯曲和侧旋转。电脑控制总线系统控制致动器的同步,也可以单独处理每个百叶窗,并链接到互联网。13米百叶窗的开放过程需要旋转60°和移动450毫米,一次打开/关闭进程大约30秒。日落之后可打开LED灯,获得不同角度的效果。这里采用的虽然不是膜材,但这种应用理念很值得借鉴。

阿拉伯联合酋长国首都阿布扎比投资委员会新指挥部采用这种理念实现了智能遮阳系统。系统是由铝框 遮阳网格膜、电机及智能控制系统组成,共2100个开合膜单元,每一个单元由6片网格膜构成,总面积约为2.3平方米。随着太阳沿楼体的移动,遮阳网格膜可随时逐渐呈现张开或关闭状态,根据外部环境的变化对大楼的内部温度、光线进行智能调节。既节省能源,也避免了大面积玻璃反光造成光污染。

艺术家AnishKapoor在法国巴黎系列展中展出了大海兽(Leviathan)。这是一个充气膜结构艺术品,7.2万立方米充气雕塑,高35米,宽33米,长72米,形如3个相互关联的球形“灯泡”,最大挑战是凸起的中央穹顶和通往灯泡的狭窄区。

新西兰奥克兰机场毛利树,投影28米×21.6米,高9米。树顶是环型桁架结构,悬挂PTFE织物,表面面积577平方米,表面是投影连续的360度图像。

此外,膜结构在克罗地亚机场航站楼(见下图)中的应用,ETFE膜材用于地铁出入口、墙面等。这些实例表明,膜结构已经进入了艺术与装饰领域,应用更为广泛。(待续)

作者系北京工业大学空间结构研究中心主任、中国钢结构协会空间结构分会理事长

 □张毅刚