第一章 绪 论

0.概述

本章总体讲述了充气膜结构的分类、发展、在我国的应用与发展、应用领域及特点等。

1.充气膜结构的分类

2.充气膜结构的发展

◆ 1917年英国的 提出充气结构概念,用于野战医院，并申请专利。

◆ 1946年 英国的 Bird建造了首座直径15米的充气穹顶-多普勒雷达穹顶。

◆ 1967年在德国斯图加特召开了第一届国际充气结构会议。随后在美国、德国等地建造了大量充气膜穹顶，最大跨度达到60m。

◆ 1970年日本大阪世界博览会充气膜结构的发展提供了重要契机。

• 开始应用于商业建筑

膜结构乃至建筑业的一次转折

• 戴维.盖格（ David ）设计的美国馆（）

材质：玻璃纤维为基布 聚氯乙烯涂层

• 川口卫（ ）设计的富士馆,气肋式。

• 16根气肋直径4m、长78m

◆ 20世纪70年代美国多家公司合作开发出特氟隆()膜材，为膜结构广泛应用于永久、半永久性建筑奠定了基础。

◆ 随后，用特氟隆膜材料做成的气承式膜结构建筑相继出现在大中型的体育建筑中。

在北美、日本相继建成了十几座大中型的扁平状充气建筑。

• 1975年 美国 “银色穹顶” 椭圆

• 1983年 加拿大 B.C.馆 椭圆

1985年美国METRO穹顶被大雪压塌

为解决扁平气膜屋盖在使用过程中出现的问题，上世纪80年代后期，对气承式膜结构进行了技术改进，最主要的方案是加大矢高。

• 1988年 美国 内华达州绿谷体育中心 PVF

• 2007年 美国 阿拉斯加某体育俱乐部 （400米跑道标准田径场）PVF

气枕式膜结构是伴随着ETFE膜材的出现而诞生的。

英国“伊甸园”温室 2001年

德国慕尼黑安联体育场 2005年

近年来，随着建筑技术的日益进步，气囊式膜结构开始被建筑师和工程师重视并加以应用。

苏黎世艺术海滩 2002年

Agile自行车竞技场 2002年

3.充气膜结构在我国的应用与发展

国内第一座充气膜建筑

北京顺义某基地招待所游泳馆 1995年，矩形，建筑面积 PVC

在随后的十年中，充气膜结构并未得到真正发展，直到2006年左右，充气膜结构才又有了新的生机。

北京朝阳公园网球馆

我国目前建成的气承式膜结构数量已经超过500.

应用数量

发展阶段

2008年北京奥运会和2010年上海世博会为我国膜结构的发展提供了重要的发展契机。

国内第一个大型ETFE气枕膜结构

2008年北京奥运会“水立方”

2010年上海世博会 日本馆

随后一些地标性的ETFE气枕式膜结构项目相继建成。迄今我国已建成大型ETFE气枕膜结构超过80座。

大连市体育中心 2013

上海迪士尼乐园 2016

气肋式和气囊式膜结构应用数量相对较少。

国内某航空航天试验基地

滨海污水处理厂污水池加盖工程——气囊式

4.充气膜结构的应用领域

由于充气膜结构具有丰富多彩的造型、优异的建筑特性、结构特性和适宜的经济性等其他传统建筑无法比拟的优势，因此备受青睐，被应用于工业、民用、军事等许多领域中，具有广阔的应用前景。

气承式膜结构应用领域分类统计

近年来，随着国家环保要求的提高，气承式膜结构开始应用于环保领域。

环保领域——储煤棚

环保领域——污染土覆盖

中煤集团电力公司球形煤仓

气膜钢筋混凝土扁壳

冰塔结构

冰旅馆

ETFE气枕膜结构应用领域分类统计

移动飞机库——气肋式膜结构

飞艇——气囊式膜结构

5.充气膜结构的特点

① 气承式膜结构的特点

良好的经济性；满足大跨度、大空间需求；建设周期短，可整体拆装移动；节能环保，防止雾霾；安全性高；适用性强。

② 气枕式膜结构的特点

建筑造型优美，建筑物理功能优越；结构体系轻盈，施工安装便利；节能环保，便于维护保养；防火性能优良；使用寿命长。

第二章 材 料

0.概 述

用于充气膜结构的材料包括膜材、拉索、保温材料以及其他连接辅件。本书章节介绍这些材料的种类、特点、设计参数以及选用方法。

1. 膜 材

膜材是充气膜结构的主要材料，起到密封以及承载的作用，决定了充气膜结构的使用以及安全性能。膜材料的种类繁多，同时随着材料工业的发展，强度高、耐久性好的新型膜材得到研发和应用。

1.1 膜材的种类

① 织物类膜材

② 热塑聚合物类膜材

③ 其他膜材

如将柔性太阳能电池与膜材进行复合形成可发电的膜材，超柔软可反复折叠的膨体聚四氟乙烯纤维膜料，具有透光透气性能的各类网格膜材等。

1.2 膜材的力学性能

本节介绍了膜材的主要力学性能如极限抗拉强度、屈服强度、撕裂强度以及弹性模量等指标。本书附录中给出了国内外膜材厂商提供的膜材性能参数表。

1.3 膜材的其他物理性能

本节介绍了膜材的透光性能、保温性能、声学性能、燃烧性能等。

2.拉索

2.1 拉索的种类及其构成

拉索由索体与锚具组成，气承式膜结构中索体常采用钢丝绳、钢绞线和非金属索体等。本节介绍了索体和锚具的种类。

2.2 拉索的力学性能

本节介绍了钢丝绳和钢绞线力学性能影响因素，弹性模量、极限抗拉强度、线膨胀系数取值办法。

2.3 保温材料

本节介绍了气承式膜结构常用的保温材料及相关性能，如：玻璃纤维棉双面覆铝箔玻纤布、XPE（化学交联聚乙烯泡棉）双面复合铝箔、橡塑保温棉双面复合铝箔、玻璃纤维气凝胶毡、无纺布气凝胶毡。

4.连接辅件材料

本节介绍了气承式膜结构中连接辅件材料：非金属材料与金属材料，金属材料主要有铝合金、不锈钢和钢材等，非金属材料主要PVC橡胶垫、边绳和绑绳等。

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