国外膜结构的发展介绍

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国外膜结构的发展介绍

   膜结构起始于远古时代游牧民族用兽皮作的帐逢。20世纪50年代，德国学者FreiOto首先将聚脂纤维织物为基材，面层复合聚氯艺烯树脂类材料制造出的工程膜材料（英文缩写PVC)，用在建筑结构物中。FreiOtto创造性地应用“皂泡理论”模拟膜的表面张力形态，对膜结构进行受力分析及设计。
1957年，建于德国科隆的联邦庭园博览会舞蹈场的遮阳篷，是采用这个理论设计，最早将形态与力学融为一体的工程实例。此后，在德国举办的方国博览会上使用的临时性展览馆建筑与设施，大量地采用了具有工程承载力概念的膜结构体系，现代膜结构工程从此得到了发展。自前经多次改进的PVC工程膜材料，仍然应用在临时性的建筑结构物上。但是从严格的结构受力来说，膜结构始于1970年日本大阪博览会上的一座气承式膜结构的美国馆。

  20世纪的70年代，人们以玻璃纤维为基材，面层复合上四氟聚脂类材料研制成永久性建筑膜材料聚四氟乙烯(PTFE，又称特氟隆）。这种膜材除具有良好的力学和抗老化性能外，最为称道的是材料的表面具有自活性，落上的灰尘易被丽水冲刷干净。

1973年建成的美国南加州大学LaVerne（路易斯安娜）分校的学生活动中心，是最早的采用PTFE膜材料的建筑工程。该建筑到2001年为正已使用了28年，经跟踪检测，其PTFE膜材的质量仍基本如初，力学性能和材料的老化率比预想要好得多。

   美国著名的结构工程大师DavidGeiger已故）和HorstBerger在过去的30年中，以他们为首，在北美建造了大量的膜结构工程。早期应用工程膜建造的大跨度结构物的弯顶，多采用室内超压充气的结构体系，即充气膜穹顶。80年代后期，两位大师开始研究和设计基干张力结构体系的索膜结构，即张拉膜结构。最具代表性的亚特兰大奥运会主馆屋盖（GeorgiaDome)，采用了索膜穹顶结构。

最近，他们开始采用张弦梁结构，这种大跨度套顶结构的上弦采用钢管网架替代索网，克服了索和缆绳为主材料构成的索穹顶结构变形大需要提供巨大的初期张力和外围结构的负载大的弱点，从而改善了大跨度结构物的变形和整体应力分布的合理性。除此之外，还出现了由J.Schlaich提案的轮形张力结构体系。