充氣膜主要實例

2015年12月1日，北京遭受重度空氣污染，一座充氣膜體育館坐落在北京市某學(xué)校的操場一側(cè)。該體育館的PM2.5過濾系統(tǒng)能夠過濾輸入室內(nèi)的空氣，過濾后的空氣通過風(fēng)道輸送至充氣膜內(nèi)。另外，充氣膜內(nèi)氣壓大于室外氣壓，可以將PM2.5隔絕在充氣膜館之外。 2100433B

更豐富的色彩選擇

豐富多彩的膜材使建筑物造型更加多樣化，新穎美觀，可創(chuàng)造更自由的建筑形體和更豐富的建筑語言。內(nèi)膜的顏色可選，一般有白色、藍(lán)色、綠色幾種。非常有質(zhì)感并具有極強(qiáng)的裝飾性，可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的內(nèi)裝飾。

更好的經(jīng)濟(jì)效益　

膜建筑屋面重量僅為常規(guī)鋼屋面的1/30，這就降低了墻體和基礎(chǔ)的造價。同時膜建筑奇特的造型和夜景效果有明顯的“建筑可識性”和商業(yè)效應(yīng)，其價格效益比更高。

更短的施工周期　

膜工程中所有加工和制作依設(shè)計均可在工廠內(nèi)完成，在現(xiàn)場只進(jìn)行安裝作業(yè)。相比傳統(tǒng)建筑的施工周期，要快數(shù)倍。法利承接的項目，一般情況下工期承諾為2-3個月，搶工期的情況下40天也可完工。

更低的能源損耗　

膜材有較高的反射性及較低的光吸收低，并且熱傳導(dǎo)性較低，這極大程度上阻止太陽能進(jìn)入室內(nèi)。另外，膜材的半透明性保證了適當(dāng)?shù)淖匀宦⑸涔庹彰魇覂?nèi)。

更大跨度的建筑空間

由于自重輕，膜建筑可以不需要內(nèi)部支撐面大跨度覆蓋空間。

展冀充氣結(jié)構(gòu)主要有氣承式和氣囊式兩種結(jié)構(gòu)形式：

①氣承式結(jié)構(gòu)是直接用單層薄膜作為屋面和外墻，將周邊錨固在圈梁或地梁上。氣囊中的氣壓為室外氣壓的2～7倍，故是一種高壓體系。氣承式膜結(jié)構(gòu)（索膜結(jié)構(gòu)）是通過壓力控制系統(tǒng)向建筑物內(nèi)充氣，使室內(nèi)外保持一定的壓力差，使覆蓋膜體受到上浮力，并產(chǎn)生一定的預(yù)張應(yīng)力，以保證體系的剛度。室內(nèi)設(shè)置空壓自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，來及時地調(diào)整室內(nèi)外氣壓，以適應(yīng)外部荷載的變化。由于跨中不需要任何支撐，因此適用于超大跨度的建筑，一般用于大型體育館。氣脹式膜結(jié)構(gòu)是向單個膜構(gòu)件內(nèi)充氣，使其保持足夠的內(nèi)壓，多個膜構(gòu)件進(jìn)行組合可形成一定形狀的一個整體受力體系，這種結(jié)構(gòu)對膜材自身的氣密性要求很高，或需不斷地向膜構(gòu)件內(nèi)充氣。

②展冀充氣結(jié)構(gòu)一般按幾何非線性薄膜理論分析。

膜結(jié)構(gòu)是輕型空間結(jié)構(gòu)的一個重要分支，除豐富多彩的造型外，還有優(yōu)異的建筑特性、結(jié)構(gòu)特性、和適宜的經(jīng)濟(jì)型，因此膜結(jié)構(gòu)的誕生，就迅速在世界各地發(fā)展起來。而膜結(jié)構(gòu)建筑主要分為張拉膜結(jié)構(gòu)、骨架膜結(jié)構(gòu)、充氣膜結(jié)構(gòu)、索桁架膜結(jié)構(gòu)、張拉整體與索穹頂膜結(jié)構(gòu)。

充氣膜結(jié)構(gòu)是一個相對密閉的空間結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)空間結(jié)構(gòu)建筑不一樣的是，它通過風(fēng)機(jī)向結(jié)構(gòu)內(nèi)部鼓風(fēng)送氣，使膜結(jié)構(gòu)內(nèi)外保持一定的壓力差，以保證膜結(jié)構(gòu)體系的剛度，維持所設(shè)計的形狀。

同時壓力控制系統(tǒng)可使結(jié)構(gòu)維持一定的內(nèi)外壓，保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

1917年，英國W.Lanchester 發(fā)明了一種充氣膜結(jié)構(gòu)作為右外醫(yī)院建筑屋面，這是一種安裝便捷、造價經(jīng)濟(jì)的屋面體系，但是他本人并未建成。

1946年，英國人Walter Bird建成第一個現(xiàn)代充氣膜結(jié)構(gòu)，多普勒雷達(dá)穹頂（Doppler Radome），直徑15m，矢高18.3m，采用以玻璃纖維為基布氯丁二烯橡膠為涂層的膜材。1950~1970年間，相繼在美國、德國等地建造了大量類似穹頂，最大直徑達(dá)到60m。

1970年日本大阪世博會（EXPO’70）為膜結(jié)構(gòu)發(fā)展提供了契機(jī)。因日本多地震，且展館多位于軟土地基，因此，展館宜采用輕結(jié)構(gòu)體系。由David Geiger完成結(jié)構(gòu)設(shè)計的美國館，首次建成了大跨低輪廓充氣膜結(jié)構(gòu)，平面為139m×78m的橢圓。

1972年~1984年，由David Geiger設(shè)計，Birdair公司在美國建成銀色穹頂（Silver Dome，220m×159m）等7座巨大型充氣膜結(jié)構(gòu)，但多數(shù)膜結(jié)構(gòu)被證明大跨度的膜結(jié)構(gòu)難以有效抵抗惡劣氣候條件。

1988年，日本建成東京穹頂（Toyko Dome）。雖然充氣膜結(jié)構(gòu)技術(shù)達(dá)到了一個新的臺階，但之后世界各地再也沒有建造過巨大型充氣膜結(jié)構(gòu)建筑。

充氣膜結(jié)構(gòu)在索穹頂體系出現(xiàn)之前，創(chuàng)造了段大跨建筑的輝煌發(fā)展史。

充氣膜結(jié)構(gòu)做一種新型的空間建筑，具有傳統(tǒng)建筑無法比擬的優(yōu)勢。特別對于需要大面積大空間的作業(yè)廠區(qū)，它比任何建筑更具有優(yōu)勢，因此它可廣泛應(yīng)用在需要大跨度作業(yè)空間。

因此它可應(yīng)用于大面積作業(yè)車間、倉庫、體育場館、展覽館等 。

隔膜泵氣室的結(jié)構(gòu)一般是用將水腔與空氣腔隔開。向空氣腔充入壓縮空氣后，水腔里水的脈動就通過橡膠膜片被氣室里的壓縮空氣吸收掉了。氣室的作用就是利用空氣的可壓縮性（或者叫做彈性），將隔膜泵的出水脈動吸收掉，使之趨于平穩(wěn)。進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)部的水流基本是平穩(wěn)的。但要達(dá)到水流基本平穩(wěn)的要求，就要求氣室內(nèi)的氣壓應(yīng)與水壓相適應(yīng)。

隔膜泵氣室充氣方法：隔膜泵運轉(zhuǎn)前，先向氣室充氣，其氣壓大于泵的工作壓力。驅(qū)動隔膜泵，調(diào)至工作壓力，此時可見到泵的出水膠管劇烈抖動。取一針狀物，頂在氣嘴處放氣，隨著放氣的進(jìn)行，出水膠管的抖動現(xiàn)象將逐漸消失。出水膠管平穩(wěn)后，停止放氣。