膜結構淺談 
摘要： 簡明介紹膜結構的分類、組成、特性及使用范圍和年限等
關鍵詞： 膜結構 膜材
膜結構是一種建筑與結構完美結合的結構體系。它是用高強度柔性薄膜材料與支撐體系相結合形成具有一定剛度的穩定曲面，能承受一定外荷載的空間結構形式。
膜結構建筑作為新的建筑形式于本世紀五十年代在國際上開始出現，至今已有四十多年的歷史，特別是到了七十年代以后，膜結構的應用得到了迅速發展。膜結構的出現為建筑師們提供了超出傳統建筑模式以外的新選擇。
膜結構一改傳統建筑材料而使用膜材，其重量只是傳統建筑的三十分之一。而且膜結構可以從根本上克服傳統結構在大跨度（無支撐）建筑上實現時所遇到的困難，可創造巨大的無遮擋的可視空間。其造型自由輕巧、阻燃、制作簡易、安裝快捷、節能、易于、使用安全等優點，因而使它在世界各地受到廣泛應用。這種結構形式特別適用于大型體育場館、入口廊道、小品、公眾休閑娛樂廣場、展覽會場、購物中心等領域。
膜結構從結構方式上大致可分為骨架式（海口海洋世界入口膜結構）、張拉式（青島音樂廣場）、充氣式膜結構3種形式。按膜材特性又可分為永久性膜結構（膜材是使用年限可超過25年）半永久性膜結構（膜材使用年限為10-15年）及臨時性膜結構（膜材使用年限為3-8年）。
膜結構具有以下特點：
1.藝術性：膜結構以造型學、色彩學為依托，可結合自然條件及民族風情，根據建筑師的創意建造出傳統建筑難以實現的曲線及造型。
2.經濟性：對于大跨度空間結構來說，如果采用膜結構，其成本只相當于傳統建筑的二分之一或更少，特別是在建造短期應用的大跨度建筑時，就更為經濟。而且膜結構能夠拆卸，易于搬遷。
3.節能性：由于膜材本身具有良好的透光率（10-20%），建筑空間白天可以得到自然的漫射光，可以節約大量用于照明的能源。
4.自潔性：膜材表面加涂的防護涂層（如PVDF、PTFE等）,具有耐高溫的特點，而且本身不發粘，這樣落到膜材表面的灰塵可以靠雨水的自然沖洗而達到自潔的效果。
5.大跨度無遮擋的可視空間
用于建筑膜結構的膜材，依涂層材不同大致可分為PVC膜與PTEF膜，膜材的正確選定應考慮其建筑的規模大小、用途、形式，使用年限及預算等綜合因素后決定。
1.PVC膜（PVC-Coated Polyester）
PVC膜材在材料及加工上都比PTFE膜便宜，且具有材質柔軟，易施工的優點。但在強度、耐用年限、防火性等性能上較PTFE膜差。PVC膜材是由聚脂纖維織物加上PVC涂層（聚氯乙烯）而成，一般建筑用的膜材，是在PVC涂層材的表面處理上，涂以數micron厚的壓克力樹脂(acrylic)，以改善防污性。但是，經過數年之后就會變色、污損、劣化。一般PVC膜的耐用年限，依使用環境不同在5~8年。為了改善PVC膜材的耐侯性，近年來已研發出以氟素系樹脂于PVC涂層材的表面處理上做涂層,以改善其耐侯性及防污性的膜材。
2.PVDF
PVDF是二氟化樹脂（Polyvinylidene Fluoride）的略稱，在PVC膜表面處理上加以PVDF樹脂涂層的材料稱為PVDF膜。PVDF膜與一般的PVC膜比較，耐用年限改善至7~10年左右。
3.PVF
PVF是一氟化樹脂（Polyvinyl Fluoride）的略稱。PVF膜材是在PVC膜的表面處理上以PVF樹脂做薄膜狀薄片（laminate）加工，比PVDF膜的耐久性更佳，更具有防沾污的優點。但因為加工性、施工性與防火性都不佳，所以使用用途受到限制。
4.PTFE膜（PTFE Coated Fiberglass）
PTFE膜是在超細玻璃纖維織物上，涂以聚四氟乙烯樹脂而成的材料。PTFE膜最大的特微就是耐久性、防火性與防污性高。但PTFE膜與PVC膜比較，材料費與加工費高，且柔軟性低，在施工上為避免玻璃纖維被折斷，須有專用治工具與施工技術。
A.耐久性：涂層材的PTFE對酸、鹼等化學物質及紫外線非常安定，不易發生變色或破裂。玻璃纖維在經長期使用后，不會引起強度劣化或張力減低。膜材顏色一般為白色、透光率高，耐久性在25年以上。
B.防污性：因涂層材為聚四氟乙烯樹脂，表面摩擦系數低，所以不易污染，可藉由雨水洗凈。
C.防火性：PTFE膜符合近所有國家的防火材料試驗合格的特性，可替代其它的屋頂材料做同等的使用用途。
 
膜結構的裁剪制作方法 (
1．裁剪方法簡介
    膜結構的裁剪拼接過程無論如何都是會有誤差的，這是因為首先用平面膜片拼成空間曲面就一定會有誤差，其次膜布是各向異性非線性材料，在把它張拉成曲率變化多端的空間形狀時，不可避免的會與初始設計形狀有出入。迄今為止，已建立了很多種方法來處理這一問題。很難評價哪個方法的精確度一定就高，但還是有幾個標準可以用來判斷這些裁剪方法是否實用。那就是可靠性、靈活性和完成時間。
    2．膜結構交互式裁剪過程
    裁剪縫的布置
    布置膜結構表面裁剪縫時要考慮以下幾個因素:
    1）表面曲率
    以前的裁剪方法都無法給出曲面任一點處的曲率。而本軟件因為采用的是曲面膜單元，所以可以得到每個單元的曲率。如果相鄰單元曲率相差很大，說明在這個位置，曲面扭曲的很嚴重，如果裁剪縫在此處不切斷重新開始，那么裁剪膜塊的邊界在此處就會有很大的弧形。從相鄰單元曲率的變化趨勢，可以判斷出測地線的大致走向。