在我國(guó)， 膜結(jié)構(gòu)的理論和實(shí)踐則是剛剛起步，但國(guó)家游泳中心“水立方”的落成給國(guó)人及世界又一嶄新的面目。但聽(tīng)說(shuō)，有些建筑行業(yè)的同仁稱(chēng)其為”塑料王“，對(duì)于其膜材壽命抱有懷疑，“水立方”的壽命有多長(zhǎng)？答案是：100年! 膜結(jié)構(gòu)的發(fā)展在國(guó)外較早，起源是1917年有一位名為蘭徹斯特的美國(guó)人建議利用新發(fā)明的電力鼓風(fēng)機(jī)將膜布吹脹，作野戰(zhàn)醫(yī)院。像許多專(zhuān)利申請(qǐng)案一樣，這只是一種構(gòu)思，而沒(méi)有真正成為使用的產(chǎn)品。1946年，有一位名為華特・貝爾德的人為美國(guó)軍方做了一個(gè)直徑 15m圓形充氣的雷達(dá)罩，可以保護(hù)雷達(dá)不受氣候侵襲，又可讓電波無(wú)阻的通過(guò)，從而使相隔了19年的專(zhuān)利付諸實(shí)用。由此而衍生出了一個(gè)新的工業(yè)產(chǎn)業(yè)，在1956年以后美國(guó)一共建立了約50多家的膜結(jié)構(gòu)公司，制造各種膜產(chǎn)品，用做體育設(shè)施、展覽場(chǎng)、設(shè)備倉(cāng)庫(kù)、 輕工業(yè)廠房等，不一而足。但多因設(shè)計(jì)不周全，或制作粗糙，或是業(yè)主維護(hù)不當(dāng)，以致造成許多不幸事件，大多數(shù)的工廠亦因之倒閉。
1960年間，德國(guó)斯圖加特大學(xué)的弗賴(lài)・奧托先生，先后于1962和1965年發(fā)表了研究 膜結(jié)構(gòu)的成果，并同帳篷制造廠商合作，做了一些 帳篷式 膜結(jié)構(gòu)和鋼 索結(jié)構(gòu)，其中最受人注目的是1967年在蒙特利爾博覽會(huì)的西德館，其在歐洲，尤其是德國(guó)，可以說(shuō)是開(kāi)了膜結(jié)構(gòu)商業(yè)化的先河。1968年，美國(guó)紐約的建筑師布羅迪和哥倫比亞的大衛(wèi)・蓋格教授合力爭(zhēng)取到了日本大阪世界博覽會(huì)美國(guó)館的設(shè)計(jì)權(quán)。原先的經(jīng)費(fèi)2500萬(wàn)美元，被一再消減到250萬(wàn)美元，此設(shè)計(jì)組承受了無(wú)比的挑戰(zhàn)，在窮則變，變則通的情況下，將基地挖一大坑，將廢土堆在四周，筑成圍墻，其上澆注一混凝土壓力環(huán)，將鋼索網(wǎng)固定在環(huán)上，再將膜布固定在鋼索網(wǎng)上，加以充氣，就做成了9290平米的展覽館，從而開(kāi)啟了氣撐式膜結(jié)構(gòu)的新頁(yè)。1968年到1987年之間，有8座室內(nèi)運(yùn)動(dòng)館是以此方法設(shè)計(jì)建造的。 在大阪世博會(huì)，美國(guó)成功地向世人推出氣撐式膜結(jié)構(gòu)的新設(shè)計(jì)技術(shù)，而受到建筑工程界一致認(rèn)可后，又面臨所使用的膜材料問(wèn)題。這種膜材只有7年~8年的壽命，在太陽(yáng)紫外線及風(fēng)、雨的交互作用下，膜布會(huì)變得硬脆、破裂，而失去結(jié)構(gòu)性能。只有使用好的膜布材料，才能使這種大跨距的屋頂，成為永久性的建筑。正在此時(shí)，美國(guó)福特基金會(huì)下屬的教育設(shè)施實(shí)驗(yàn)室給其一筆資金，用來(lái)開(kāi)發(fā)此種永久性的建筑膜。在其領(lǐng)導(dǎo)下，美國(guó)成功開(kāi)發(fā)永久性的結(jié)構(gòu)膜。產(chǎn)品很順利地就制成了，將玻璃纖維先集成線再織成布紗，經(jīng)過(guò)矽膠浸泡，先制成水密坯布，再多次快速放入特氟隆溶液中，使坯布兩面皆有均勻的特氟隆涂層，永久性的PTFE膜正式誕生。經(jīng)過(guò)加速氣候?qū)嶒?yàn)，其物理穩(wěn)定性確定后，設(shè)計(jì)各種結(jié)構(gòu)配件及確定設(shè)計(jì)程序，以建造不同性質(zhì)的膜結(jié)構(gòu)。堪薩斯城的建筑師約翰・西弗率先使用此產(chǎn)品，在加州的拉・弗恩建了一座學(xué)生活動(dòng)中心，另外，幾平同時(shí)即1973年在圣太・克羅拉的加州分校辦建了一座氣撐游泳館（活動(dòng)屋頂）及學(xué)生活動(dòng)中心，從此永久性膜結(jié)構(gòu)便正式在美國(guó)風(fēng)行。
在我國(guó)，水立方這樣一個(gè)百年經(jīng)典建筑能否經(jīng)歷風(fēng)霜雨雪和外力傷害？實(shí)驗(yàn)表明，膜結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度是符合使用要求的，即使面對(duì)冰雹的天氣也沒(méi)有問(wèn)題。從大阪世博會(huì)膜材的7、8年壽命到水立方的100年，它是國(guó)內(nèi)首個(gè)采用ETFE氣枕結(jié)構(gòu)的場(chǎng)館，是世界上建筑面積最大、功能要求最復(fù)雜的膜結(jié)構(gòu)場(chǎng)館。“水立方”的膜結(jié)構(gòu)的特殊材料ETFE，最早使用于航空工業(yè)中，在業(yè)內(nèi)素有“塑料王”的美譽(yù)。 ETFE薄膜的使用在國(guó)內(nèi)尚屬首次，但過(guò)去20年內(nèi)，由于這種材料耐腐蝕性、保溫性俱佳、自清潔能力強(qiáng)，歐洲有600至800個(gè)建筑都用了這種材料，包括德國(guó)的安聯(lián)體育場(chǎng)和英國(guó)“伊甸園”植物園。在過(guò)去的20多年間，這些建筑中使用的 ETFE膜透光性和強(qiáng)度沒(méi)有出現(xiàn)絲毫的退化，迄今為之工況良好�！八⒎健钡脑O(shè)計(jì)壽命為100年，ETFE膜在過(guò)去近30年里的表現(xiàn)讓人“水立方”的壽命充滿(mǎn)信心。 |
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