漫談膜結(jié)構(gòu)
漫談膜結(jié)構(gòu)
1967年蒙特利爾的萬國博覽會(huì)德國館是由德國的FreiOtto教授設(shè)計(jì)的，在建筑上有廣泛的國際影響。膜結(jié)構(gòu)以其輕質(zhì)、薄而柔軟的特性大大不同于當(dāng)時(shí)在建筑中常見的鋼結(jié)構(gòu)。由曲面形成的大空間由于膜材的透光性而變得無比明亮，這種空間在建筑中是沒有先例的。

    現(xiàn)代膜結(jié)構(gòu)最初是在德國發(fā)展起來的，其基本特點(diǎn)、力學(xué)特性、設(shè)計(jì)方法和其作為結(jié)構(gòu)體系的潛力也是在德國得到研究的。在此基礎(chǔ)上，這些最初被稱作“帳篷結(jié)構(gòu)”的東西作為現(xiàn)代建筑的有機(jī)組成部分被逐漸認(rèn)識(shí)。設(shè)計(jì)精良的膜結(jié)構(gòu)在世界各地建造，膜結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了一個(gè)復(fù)興時(shí)期。
 
如今，它們作為獨(dú)特的有著無限潛力和適應(yīng)各種功能的結(jié)構(gòu)已被全世界所接受。

一、膜結(jié)構(gòu)的發(fā)展

    1961年一篇名為《Tent》的文章在AIA雜志的二、四月份刊上發(fā)表，F(xiàn)reiOtto教授給所有人揭示了膜結(jié)構(gòu)的重要性。
他寫道：“房屋不能也不應(yīng)該是我們必須擠進(jìn)去才能進(jìn)入其中的剛體。相反，伴隨我們的應(yīng)該是生動(dòng)的、變化的環(huán)境。”
FreiOtto教授還指出，通過對(duì)極小化的結(jié)構(gòu)形態(tài)的研究，他和他的同事發(fā)現(xiàn)，此形態(tài)是存在于這個(gè)有機(jī)世界中的，他正試圖賦于膜結(jié)構(gòu)。
他接下來寫道：“帳篷建筑是古老的，三萬年前就有帳篷建筑。除了這古老的習(xí)俗外，帳篷建筑是微不足道的。正確的建造帳篷建筑有極大的困難。事實(shí)上這是所有建筑施工當(dāng)中最難的一個(gè)領(lǐng)域。”由于Otto教授的講演和指導(dǎo)，膜結(jié)構(gòu)的知識(shí)得以在許多國家快速地散布開來。
他和他的小組于1965年出版了《Spannweiten》這本書，他們從建筑的角度研究并發(fā)展了現(xiàn)代的膜結(jié)構(gòu)。這本書引起了全世界的關(guān)注。在輕型結(jié)構(gòu)所工作的Otto做了許多工作，代表著現(xiàn)代膜結(jié)構(gòu)的起點(diǎn)。他們的技術(shù)和思想反映在蒙特利爾67年萬國博覽會(huì)上，這個(gè)建筑物對(duì)膜結(jié)構(gòu)的世界有著廣泛的影響，確實(shí)是其發(fā)展里程上劃時(shí)代的一筆。

    在大阪舉行的日本70年萬國博覽會(huì)開始對(duì)膜結(jié)構(gòu)有了需求。許多日本建筑師向用膜這種新材料來創(chuàng)造新空間發(fā)起了挑戰(zhàn)。大阪博覽會(huì)也為發(fā)掘膜結(jié)構(gòu)的潛力提供了極好的機(jī)會(huì)。為安全起見，這個(gè)結(jié)構(gòu)裝備了一個(gè)系統(tǒng)以保證屋蓋在漏氣時(shí)不與觀眾席或場(chǎng)地接觸。這個(gè)想法成為膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)史上的一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，使充氣膜成為可能。

    七十年代，GeigerBerger公司發(fā)展了充氣膜。
隨之而來的是PTFE涂層的玻璃纖維膜作為新的膜材而發(fā)展起來，導(dǎo)致許多巨型膜結(jié)構(gòu)在美國的出現(xiàn)。隨著Milligan學(xué)院的SteveLacy戰(zhàn)地醫(yī)院（1974）和SantaClara大學(xué)的ThomasE.Leavey活動(dòng)中心(1976)的建成，大規(guī)模的充氣膜開始興建。
在美國還涌現(xiàn)了一批能容納許多觀眾的多功能的適應(yīng)各種天氣情況的體育館。1970年的Silver穹頂——擁有八萬個(gè)席位的低矢高穹頂在Pontiac城建成。這些大跨度建筑表明膜結(jié)構(gòu)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即大空間不再是黑暗而壓迫感的，這些穹頂還能經(jīng)濟(jì)地跨越大空間。就此而言，大阪博覽會(huì)美國館是膜結(jié)構(gòu)發(fā)展歷史上的里程碑。

    八十年代，美國有7個(gè)充氣膜。
但1983年在Indianapolis建成Hoosier穹頂之后停止了建新的充氣穹頂。為克服諸如經(jīng)常地發(fā)生結(jié)構(gòu)事故、持續(xù)充氣帶來的高成本、控制氣壓的復(fù)雜性、空間封閉性等問題，開始了探索新的結(jié)構(gòu)形式。
在北美洲，膜結(jié)構(gòu)作為永久性建筑開發(fā)了新的功能。比如1980年的佛羅里達(dá)大學(xué)StephenC.O’Connel中心，1984年的Lindsay公園體育中心，1989年的SanDiego解放中心，1990年的公園露天劇場(chǎng)等均是完美外形與創(chuàng)新結(jié)構(gòu)的結(jié)合，一系列購物商場(chǎng)也建成了。

    八十年代末期，由BuckminsterFuller最初設(shè)想的張拉整體穹頂作為能覆蓋大空間的新的結(jié)構(gòu)形式而引入。這種索-桿組合結(jié)構(gòu)開始代替早期的充氣穹頂。1986年圣奧林匹克國家體育中心的體操館和擊劍館是由Geiger公司設(shè)計(jì)的。緊接著是Weidlinger公司設(shè)計(jì)的1988年的Illinois州立大學(xué)Redbird體育場(chǎng)、1989年的Thunder穹頂、1992年的佐治亞穹頂都采用了這種結(jié)構(gòu)體系。美國開拓了自己的道路來覆蓋大空間。

     十年代全球有名的建筑師開始在許多歐州國家設(shè)計(jì)膜結(jié)構(gòu)并改進(jìn)了設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。美國的膜結(jié)構(gòu)容易相似，而歐州的工程更具個(gè)人主義。
1985年Schlumberger大學(xué)研究中心是歐洲第一個(gè)擁有膜結(jié)構(gòu)的研究中心，被稱作“新鮮的光空間”，采用索-膜的組合結(jié)構(gòu)。膜結(jié)構(gòu)中有基本的鋼框架，但又用到索的組合。
1989年，NuageLeger膜結(jié)構(gòu)建在巴黎的GrandeArche中，使得這種結(jié)構(gòu)體系在全世界范圍內(nèi)都成了引人注目的中心。足球場(chǎng)上跨越觀眾席的傳統(tǒng)屋頂容易使下面的空間變黑，而在歐洲建的膜結(jié)構(gòu)卻不會(huì)此。  
1990年羅馬奧林匹克體育場(chǎng)的膜結(jié)構(gòu)從受壓環(huán)的空間框架上懸掛下來，既輕盈又美觀，成為跨越觀眾席的屋頂最常用的模型。1990年RenzoPiano設(shè)計(jì)的SanNicola體育場(chǎng)應(yīng)用膜結(jié)構(gòu)與混凝土的組合，1993年GottliebDaimler體育場(chǎng)輕便美觀，與相應(yīng)的結(jié)構(gòu)比較取得了更大的合理性和經(jīng)濟(jì)性。PVC涂層的聚酯纖維膜主要用于歐州早期的膜結(jié)構(gòu)，而PTFE涂層的玻璃纖維膜開始得到更大的應(yīng)用。FreiOtto曾抱怨在膜結(jié)構(gòu)中有太多的限制，但新的造型由于不同的結(jié)構(gòu)體系而得到發(fā)揮，結(jié)構(gòu)規(guī)模也越來越大。