淺析膜結(jié)構(gòu)與高技派的關系      摘要：膜結(jié)構(gòu)是近幾十年來發(fā)展起來的一種空間結(jié)構(gòu)型式。本文闡述了高技派理論及其特點，膜結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷程、特點及膜材料的性能、設計的基本要求，并對膜結(jié)構(gòu)和高技派的關系進行了研究。  關鍵詞：高技派、膜結(jié)構(gòu)、膜材料   引言  20世紀中期以來，建筑在經(jīng)歷了一個無比憧憬和狂熱的現(xiàn)代主義之后，陷入了多元反思與多極分化的時期。后現(xiàn)代主義、新現(xiàn)代主義、新有機主義、新古典主義、新理性主義、地方主義、結(jié)構(gòu)主義、解構(gòu)主義、極少主義等林林總總的風格流派隨之出現(xiàn)并廣泛發(fā)展，其中一支被理論家稱為“高技派”(High-Tech)的建筑流派，與其它力求拋棄或繼承現(xiàn)代主義衣缽的流派一起，共同構(gòu)成20世紀后半期建筑發(fā)展道路的風景，它以其科學理性、精神和技術至上的美學追求而與這個以“虛無”為精神特征的時代對立。與此同時，隨著科學技術的發(fā)展，各種新型材料相繼問世并且運用于建筑領域，膜結(jié)構(gòu)就在這一時期開始在歐美發(fā)達國家發(fā)展起來，并運用于很多建筑項目之中。

    1、“高技派”理論及其特點      建筑中的“高技”(High-Tech)是指20世紀52～62年代以來，以建筑師諾曼福斯特(Normal Foster)、理查德·羅杰斯(Richard Rogers)、托馬斯·赫爾佐格(Thomas Herzog)等人為代表在歐洲(主要在英國)為主要創(chuàng)作基地的建筑師群體所創(chuàng)作的被稱為“高技”(High-Tech)風格的建筑作品，這一建筑師群體因此被稱作“高技派”。在建筑創(chuàng)作中，他們善于運用當代高科技成果，采用新穎的形式、光亮技術、銀色美學和豐富的空間藝術，給人們以未來的承諾。“高技派”建筑摒棄了由內(nèi)而外把功能作為單一表現(xiàn)內(nèi)容的現(xiàn)代主義建筑教條，發(fā)展了以結(jié)構(gòu)形式、建筑設備、動態(tài)流程、構(gòu)造質(zhì)感為表現(xiàn)內(nèi)容的獨特手法。“高技派”更多地承襲現(xiàn)代主義的思想觀念，是對現(xiàn)代主義的揚棄，因此也被人們稱為晚期現(xiàn)代主義。 20世紀下半葉隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展與科學技術的進步，建筑領域取得了一系列新的突破，現(xiàn)代高新技術在高層建筑與大跨度建筑的發(fā)展中得到了充分的運用，它展示了現(xiàn)代建筑的特征與新技術的威力，是以往任何一個時代都望塵莫及的。這個時期由于社會生產(chǎn)力的發(fā)展和廣泛地進行科學實驗．特別是電子計算機與現(xiàn)代先進技術的結(jié)合，為高層建筑結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展提供了科學基礎，出現(xiàn)了一系列新的鋼結(jié)構(gòu)體系及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系。高層建筑的發(fā)展出現(xiàn)了新的高潮，并在世界范圍內(nèi)開始逐步興起。而這個時期的大跨度建筑也得到了前所未有的發(fā)展，一方面是由于社會的需要，另一方面也是基于新材料與新技術應用。不僅鋼材與混凝土的強度提高，并且新建筑材料的種類也大大增加了，性能也大大增強，各種合金鋼、特種玻璃、化學材料己開始廣泛應用于建筑，為建造大跨度建筑、輕質(zhì)高強的屋蓋提供了有利條件。此外，大跨度建筑的結(jié)構(gòu)形式也得到了發(fā)展，創(chuàng)造了各種鋼筋棍凝土薄殼與折板結(jié)構(gòu)．以及懸索結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、制管結(jié)構(gòu)、張力結(jié)構(gòu)、懸掛結(jié)構(gòu)、充氣結(jié)構(gòu)等等。

     2、膜結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷程及其特點      正是這段時間，膜結(jié)構(gòu)作為一種解決大跨度的新型結(jié)構(gòu)形式開始發(fā)展起來，并且以自己卓越的性能和其它結(jié)構(gòu)無法比擬的優(yōu)美造型，正逐漸成為大跨度結(jié)構(gòu)中的一支主流。膜結(jié)構(gòu)是以性能優(yōu)良的膜材通過某種方式使其內(nèi)部產(chǎn)生拉應力，從而形成具有一定剛度，并能承受荷載的空間結(jié)構(gòu)。回顧歷史來看，膜結(jié)構(gòu)最早起源可追溯到遠古時代的蒙獸皮帳篷，但它的真正的發(fā)展以及廣泛應用是從本世紀以來才開始的，特別是在最近二十多年以來，隨著計算機輔助設計的推廣及新型復合材料的不斷涌現(xiàn)，膜結(jié)構(gòu)設計體系日益成熟，對膜結(jié)構(gòu)設計的理解也得到了進一步深化。因此膜結(jié)構(gòu)在建筑實踐項目中得到了飛速發(fā)展。

在膜結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷程中，主要是經(jīng)歷了兩個階段：以充氣膜結(jié)構(gòu)為主和以張拉膜結(jié)構(gòu)為主。充氣膜結(jié)構(gòu)在使用中有一些難以克服的缺點：例如運行費用高，易受自然因素的影響，大風雪中易出事故等。現(xiàn)在除小型建筑和特殊領域外，基本不再使用。而張拉膜結(jié)構(gòu)則逐漸成為膜結(jié)構(gòu)設計的主流。張拉膜結(jié)構(gòu)主要是由鋼索或骨架結(jié)構(gòu)懸掛或支撐膜布，通過邊界條件給膜布施加預張應力，以抵御外部荷載的作用。張拉膜結(jié)構(gòu)最早出現(xiàn)在1955年，由德國著名設計師F·奧托(FreiOtto)設計建成。出現(xiàn)于卡賽爾國家園林博覽會“乘涼帆”，其跨度大約在26m左右。  張拉膜結(jié)構(gòu)中所使用的膜布和以往的圍護材料大為不同：它不僅是結(jié)構(gòu)材料，同時也起著圍護和支撐建筑的兩種作用。自張拉膜結(jié)構(gòu)出現(xiàn)以來，膜結(jié)構(gòu)的外部圍護材料——膜布的性能不斷地得到改善與更新。上世紀70年代初，蓋格——勃格(Geiger—Berger Associates)公司開發(fā)出了特氟龍膜材料。隨著特氟龍膜布在建筑領域的推廣應用，應用張拉膜結(jié)構(gòu)屋蓋進行設計的建筑物，由最初的使用于臨時性構(gòu)筑物開始成為永久性建筑物的使用材料。目前來看．張拉膜建筑己在許多國家以及各類建筑領域廣泛應用，例如體育建筑、航站建筑、商業(yè)娛樂建筑等等。  由于膜結(jié)構(gòu)具有合理受力體系，以及結(jié)構(gòu)自重在各種大跨度建筑類型中是屬于最為輕巧的，因此在大跨度空問設計方面具有著得天獨厚的優(yōu)勢。例如目前世界上最大的單跨屋蓋——美國的佐治亞彎頂(凈跨達260m×196m)和最大的屋蓋——沙特吉達空港屋蓋(43萬平方米)均是采用張拉膜結(jié)構(gòu)形式建造的。此外，美國的丹佛空港、英國的世紀展覽館等許多優(yōu)美獨特的著名建筑也均采用了張拉膜結(jié)構(gòu)體系。

進入21世紀以后，隨著科技的進一步發(fā)展，各種高科技的新型膜結(jié)構(gòu)和膜材相繼出現(xiàn)。E T F E 是乙烯-四氟乙烯共聚物，既具有類似聚四氟乙烯的優(yōu)良性能，又具有類似聚乙烯的易加工性能，還有耐溶劑和耐輻射的性能。E T F E膜材是繼P V C(聚氯乙烯)膜材PTFE（聚四氟乙烯)膜材之后用于建筑結(jié)構(gòu)的第三大類產(chǎn)品。已在國外一些體育場館、溫室中得到應用。PVC膜材是在聚酯織物基層上涂覆PVC 、PTFE膜材是在玻璃纖維上涂覆PTFE涂層。而ETFE膜材沒有織物或玻纖基層，但是大家仍把它歸到膜材這一類別中。ETFE膜材具有以下優(yōu)點：

    1、具有較好的抗斷裂、抗撕裂強度。

    2、長度方向和垂直方向的強度比較平衡。

    3、很好的抗自然老化能力：十年以上的抗自然測試表明它在力學、光學性能上沒有什么改變

    4、透光率高．可大于95％

    5、膜材均勻性好。

    6、表面張力低自潔性好，防塵抗風雨。

    7、很好的抗化學能力，能在特殊環(huán)境下使用，能抵抗多數(shù)的酸和堿。

    8、抵抗溫度變化能直接暴露于一198。C到十140℃的溫度中。

    9、阻燃性好絕緣性能好。

    10、抗冰雹沖擊抗磨損性，能很好對飛沙沙漠室外適用。       

    目前ETFE膜材已經(jīng)能很好的應用于體育館、機場、藝術文化建筑等各類建筑中。中國國家游泳中心以及德國安聯(lián)球場是這一材料運用很好的實