膜结构与高技派的关系
作者:未知     来源:网络

 20世纪中期以来,建筑在经历了一个无比憧憬和狂热的现代主义之后,陷入了多元反思与多极分化的时期。后现代主义、新现代主义、新有机主义、新古典主义、新理性主义、地方主义、结构主义、解构主义、极少主义等林林总总的风格流派随之出现并广泛发展,其中一支被理论家称为“高技派”(High-Tech)的建筑流派,与其它力求抛弃或继承现代主义衣钵的流派一起,共同构成20世纪后半期建筑发展道路的风景,它以其科学理性、精神和技术至上的美学追求而与这个以“虚无”为精神特征的时代对立。与此同时,随着科学技术的发展,各种新型材料相继问世并且运用于建筑领域,膜结构就在这一时期开始在欧美发达国家发展起来,并运用于很多建筑项目之中。

“高技派”理论及其特点

    建筑中的“高技”(High-Tech)是指20世纪5060年代以来,以建筑师诺曼福斯特(Normal  Foster)、理查德·罗杰斯(Richard Rogers)、托马斯·赫尔佐格(Thomas  Herzog)等人为代表在欧洲(主要在英国)为主要创作基地的建筑师群体所创作的被称为“高技”(High-Tech)风格的建筑作品,这一建筑师群体因此被称作“高技派”。在建筑创作中,他们善于运用当代高科技成果,采用新颖的形式、光亮技术、银色美学和丰富的空间艺术,给人们以未来的承诺。“高技派”建筑摒弃了由内而外把功能作为单一表现内容的现代主义建筑教条,发展了以结构形式、建筑设备、动态流程、构造质感为表现内容的独特手法。“高技派”更多地承袭现代主义的思想观念,是对现代主义的扬弃,因此也被人们称为晚期现代主义。

    20世纪下半叶随着工业生产的发展与科学技术的进步,建筑领域取得了一系列新的突破,现代高新技术在高层建筑与大跨度建筑的发展中得到了充分的运用,它展示了现代建筑的特征与新技术的威力,是以往任何一个时代都望尘莫及的。这个时期由于社会生产力的发展和广泛地进行科学实验.特别是电子计算机与现代先进技术的结合,为高层建筑结构体系的发展提供了科学基础,出现了一系列新的钢结构体系及钢筋混凝土结构体系。高层建筑的发展出现了新的高潮,并在世界范围内开始逐步兴起。而这个时期的大跨度建筑也得到了前所未有的发展,一方面是由于社会的需要,另一方面也是基于新材料与新技术应用。不仅钢材与混凝土的强度提高,并且新建筑材料的种类也大大增加了,性能也大大增强,各种合金钢、特种玻璃、化学材料己开始广泛应用于建筑,为建造大跨度建筑、轻质高强的屋盖提供了有利条件。此外,大跨度建筑的结构形式也得到了发展,创造了各种钢筋棍凝土薄壳与折板结构.以及悬索结构、网架结构、制管结构、张力结构、悬挂结构、充气结构等等。

膜结构的发展历程及其特点

    正是这段时间,膜结构作为一种解决大跨度的新型结构形式开始发展起来,并且以自己卓越的性能和其它结构无法比拟的优美造型,正逐渐成为大跨度结构中的一支主流。膜结构是以性能优良的膜材通过某种方式使其内部产生拉应力,从而形成具有一定刚度,并能承受荷载的空间结构。回顾历史来看,膜结构最早起源可追溯到远古时代的蒙兽皮帐篷,但它的真正的发展以及广泛应用是从本世纪以来才开始的,特别是在最近二十多年以来,随着计算机辅助设计的推广及新型复合材料的不断涌现,膜结构设计体系日益成熟,对膜结构设计的理解也得到了进一步深化。因此膜结构在建筑实践项目中得到了飞速发展。

    在膜结构的发展历程中,主要是经历了两个阶段:以充气膜结构为主和以张拉膜结构为主。充气膜结构在使用中有一些难以克服的缺点:例如运行费用高,易受自然因素的影响,大风雪中易出事故等。现在除小型建筑和特殊领域外,基本不再使用。而张拉膜结构则逐渐成为膜结构设计的主流。张拉膜结构主要是由钢索或骨架结构悬挂或支撑膜布,通过边界条件给膜布施加预张应力,以抵御外部荷载的作用。张拉膜结构最早出现在1955年,由德国著名设计师F·奥托(FreiOtto)设计建成。出现于卡赛尔国家园林博览会“乘凉帆”,其跨度大约在25m左右。

    张拉膜结构中所使用的膜布和以往的围护材料大为不同:它不仅是结构材料,同时也起着围护和支撑建筑的两种作用。自张拉膜结构出现以来,膜结构的外部围护材料——膜布的性能不断地得到改善与更新。上世纪70年代初,盖格——勃格(GeigerBerger  Associates)公司开发出了特氟龙膜材料。随着特氟龙膜布在建筑领域的推广应用,应用张拉膜结构屋盖进行设计的建筑物,由最初的使用于临时性构筑物开始成为永久性建筑物的使用材料。目前来看.张拉膜建筑己在许多国家以及各类建筑领域广泛应用,例如体育建筑、航站建筑、商业娱乐建筑等等。

    由于膜结构具有合理受力体系,以及结构自重在各种大跨度建筑类型中是属于最为轻巧的,因此在大跨度空问设计方面具有着得天独厚的优势。例如目前世界上最大的单跨屋盖——美国的佐治亚弯顶(净跨达240m×194m)和最大的屋盖——沙特吉达空港屋盖(43万平方米)均是采用张拉膜结构形式建造的。此外,美国的丹佛空港、英国的世纪展览馆等许多优美独特的著名建筑也均采用了张拉膜结构体系。


图一:沙特吉达空港屋盖


图二:丹佛空港

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