現在更多的建築開始使用膜結構,它是指積極地利用膜狀材料,是集建築學、結構力學、化工學、材料學及計算機學為一體的高科技工程”,由於它獨特的性能和強烈的視覺衝擊效果,很快被人們所接受,並出現了不可阻擋的發展態勢。膜結構建築適用範圍很廣,可用於體育建築、展覽建築、娛樂建築、演出建築、機場建築及各類海濱娛樂休閑建築及設施。
從結構形式上膜結構建築可簡單地概括為充氣式、骨架式和張拉式三大類口。
充氣式膜結構是依靠膜曲麵內外氣壓差來維持膜曲麵的形狀。這種索膜建築曆史較長,但因在使用功能上明顯的局限性(如形象單一、空間要求氣閉等),使其應用麵較窄;但充氣式索膜體係造價較低,施工速度快,在特定的條件下又有明顯優勢。1970年日本大阪萬國博覽會的美國館,采用的就是這種結構,它標誌著膜結構的開始。
骨架式索膜建築常在某些特定的建築中被采用,是由於其結構形式本身的局限性(骨架體係自平衡,膜體僅為輔助物,使膜體強度高的特點發揮不足等);而骨架形式與張拉形式的結合運用,常可取得更富於變化的建築效果。骨架式索膜體係建築表現含蓄,結構性能有一定的局限性,造價低於張拉式體係。1996年亞特蘭大奧運會主體育館(佐治亞穹頂)為這類結構的典型工程。
張拉式索膜結構體係由膜體(膜材)、張拉索(邊索、穀索、脊索和拉地索)、支承結構、錨固體係及各部分之間的連接節點等組成。
膜材是由高強度的織物基材加上聚合物塗層構成的複合材料。膜材根據基材和表麵塗層的不同,一般分為三大類:A種膜材(玻璃纖維基材、PTFE塗層)、B種膜材(玻璃纖維基材、矽酮塗層)、C種膜材(聚酯長絲基材、PVC塗層)。其中A種膜材多用於美洲和日本,C種膜材在歐洲較為常見,而B種膜材由於其自身性能等原因很少采用。
膜結構都是支承在一定的結構體係上。根據支承條件不同可將索膜結構支承體係分為三大類:剛性支承體係、柔性支承體係和混合支承體係。由於膜結構靠結構內的預應力來形成建築的造型,故對支承結構的安裝精度要求較高。在膜結構吊裝前,須根據規範和設計要求對支承結構進行複測,並做複測紀錄。
膜結構體形通常都較為複雜,各種角度變化較多,且加工精度要求非常高。在製作過程中要加強質量管理,保證製作精度。在膜結構製作前,需要對工程所用膜材及配件按設計和規範要求進行材質和力學性能檢驗,如膜材的雙向拉伸試驗。膜材加工製作要嚴格按設計圖紙在專業車間由專業人員製作。由於索膜結構通常均為空間曲麵,裁剪就是用平麵膜材表示空間曲麵。這種用平麵膜材擬合空間曲麵的方法必然存在誤差,所以裁剪人員在膜材裁剪加工過程中加入一些補救措施是相當必要的。對已裁剪的膜片要分別進行尺寸複測和編號,並詳細紀錄實測偏差值。裁剪作業過程中應盡量避免膜體折疊和彎曲,以免膜體產生彎曲和折疊損傷而使膜麵褶皺,影響建築美觀。