漫談膜結構
漫談膜結構
1967年蒙特利爾的萬國博覽會德國館是由德國的FreiOtto教授設計的，在建筑上有廣泛的國際影響。膜結構以其輕質、薄而柔軟的特性大大不同于當時在建筑中常見的鋼結構。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。

    現代膜結構最初是在德國發展起來的，其基本特點、力學特性、設計方法和其作為結構體系的潛力也是在德國得到研究的。在此基礎上，這些最初被稱作“帳篷結構”的東西作為現代建筑的有機組成部分被逐漸認識。設計精良的膜結構在世界各地建造，膜結構經歷了一個復興時期。
 
如今，它們作為獨特的有著無限潛力和適應各種功能的結構已被全世界所接受。

一、膜結構的發展

    1961年一篇名為《Tent》的文章在AIA雜志的二、四月份刊上發表，FreiOtto教授給所有人揭示了膜結構的重要性。
他寫道：“房屋不能也不應該是我們必須擠進去才能進入其中的剛體。相反，伴隨我們的應該是生動的、變化的環境。”
FreiOtto教授還指出，通過對極小化的結構形態的研究，他和他的同事發現，此形態是存在于這個有機世界中的，他正試圖賦于膜結構。
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。事實上這是所有建筑施工當中最難的一個領域。”由于Otto教授的講演和指導，膜結構的知識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展了現代的膜結構。這本書引起了全世界的關注。在輕型結構所工作的Otto做了許多工作，代表著現代膜結構的起點。他們的技術和思想反映在蒙特利爾67年萬國博覽會上，這個建筑物對膜結構的世界有著廣泛的影響，確實是其發展里程上劃時代的一筆。

    在大阪舉行的日本70年萬國博覽會開始對膜結構有了需求。許多日本建筑師向用膜這種新材料來創造新空間發起了挑戰。大阪博覽會也為發掘膜結構的潛力提供了極好的機會。為安全起見，這個結構裝備了一個系統以保證屋蓋在漏氣時不與觀眾席或場地接觸。這個想法成為膜結構設計史上的一個轉折點，使充氣膜成為可能。

    七十年代，GeigerBerger公司發展了充氣膜。
隨之而來的是PTFE涂層的玻璃纖維膜作為新的膜材而發展起來，導致許多巨型膜結構在美國的出現。隨著Milligan學院的SteveLacy戰地醫院（1974）和SantaClara大學的ThomasE.Leavey活動中心(1976)的建成，大規模的充氣膜開始興建。
在美國還涌現了一批能容納許多觀眾的多功能的適應各種天氣情況的體育館。1970年的Silver穹頂——擁有八萬個席位的低矢高穹頂在Pontiac城建成。這些大跨度建筑表明膜結構的一個優點，即大空間不再是黑暗而壓迫感的，這些穹頂還能經濟地跨越大空間。就此而言，大阪博覽會美國館是膜結構發展歷史上的里程碑。

    八十年代，美國有7個充氣膜。
但1983年在Indianapolis建成Hoosier穹頂之后停止了建新的充氣穹頂。為克服諸如經常地發生結構事故、持續充氣帶來的高成本、控制氣壓的復雜性、空間封閉性等問題，開始了探索新的結構形式。
在北美洲，膜結構作為永久性建筑開發了新的功能。比如1980年的佛羅里達大學StephenC.O’Connel中心，1984年的Lindsay公園體育中心，1989年的SanDiego解放中心，1990年的公園露天劇場等均是完美外形與創新結構的結合，一系列購物商場也建成了。

    八十年代末期，由BuckminsterFuller最初設想的張拉整體穹頂作為能覆蓋大空間的新的結構形式而引入。這種索-桿組合結構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公司設計的。緊接著是Weidlinger公司設計的1988年的Illinois州立大學Redbird體育場、1989年的Thunder穹頂、1992年的佐治亞穹頂都采用了這種結構體系。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計膜結構并改進了設計標準。美國的膜結構容易相似，而歐州的工程更具個人主義。
1985年Schlumberger大學研究中心是歐洲第一個擁有膜結構的研究中心，被稱作“新鮮的光空間”，采用索-膜的組合結構。膜結構中有基本的鋼框架，但又用到索的組合。
1989年，NuageLeger膜結構建在巴黎的GrandeArche中，使得這種結構體系在全世界范圍內都成了引人注目的中心。足球場上跨越觀眾席的傳統屋頂容易使下面的空間變黑，而在歐洲建的膜結構卻不會此。  
1990年羅馬奧林匹克體育場的膜結構從受壓環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設計的SanNicola體育場應用膜結構與混凝土的組合，1993年GottliebDaimler體育場輕便美觀，與相應的結構比較取得了更大的合理性和經濟性。PVC涂層的聚酯纖維膜主要用于歐州早期的膜結構，而PTFE涂層的玻璃纖維膜開始得到更大的應用。FreiOtto曾抱怨在膜結構中有太多的限制，但新的造型由于不同的結構體系而得到發揮，結構規模也越來越大。