由于图内和国际上交流的扩展,需要许多新型的会议与展览建筑。1999年在深圳召开了中国高新技术成果交易会,有两个面积为2400m2的馆采用了膜屋盖,显示了其轻质与透光的突出优点。在海南省的小镇博鳌,由于有全世界重要人物参加的一系列高层会议在此举行而闻名。主会场即采用了膜结构,施工工期十分紧迫,4000m2的膜屋盖在40天内完工。在广西壮族自治区首府南宁建造了国际会议展览中心。一个以膜材覆盖的钢穹顶位于多功能大厅上空成为整个建筑物的焦点。钢结构内外两边采用双层的PTFE玻璃纤维织物覆盖。
膜结构还可用来覆盖各种不同的小型建筑,如加油站、收费站、服务中心、大门入口以及遮阳设施等。虽然每个工程的面积只有几百平方米,但工程的数量很多,把全国的工程加起来,膜的数量就很可观了。
中国膜材十年仍未突破
膜结构只有在材料问题得到解决之后才得以大量推广应用,因此关键问题是要提供满足功能要求、耐久性好与经济的膜材。用于膜结构有二种主要建筑织物,即涂敷聚四氟乙烯(PTFE)的玻璃纤维织物和涂敷聚乙烯(PVC)的聚酯织物。PTFE玻璃纤维织物具有强度高、半透明、耐火不燃以及自洁性好等优点。虽然材料的保证年限是25年,但按照实际使用的经验,其期望的使用寿命将会更长。玻璃纤维膜材的唯一缺点是价格较贵。PVC聚酯织物与玻璃纤维织物相比,其强度等性能稍差,使用年限也较短,但价格却很便宜,大约在1/5左右。加了改进其性能可在涂层外再加一层面层,聚偏氟乙烯(PVF)或聚偏二氟乙烯(PVDF)。这种面层能保护织物抵抗紫外线的侵蚀,并改进其自洁性。
目前国内有好多厂家都能生产有PVC涂层聚酯织物,但其性能尚未能完全达到建筑织物的要求,作为建筑用的永久性材料尚需进一步提高。据悉最近有些公司正在试制有PVDF面层的聚酯织物和PTFE玻璃纤维织物,外观与性能都大有改进。
膜结构公司大量涌现
当前中国已出现了专门从事于膜结构制作与安装的企业,主要的有北京纽曼帝莱蒙膜建筑技术有限公司、北京市光翌空间膜技术工程有限公司等,它们都具有设计与生产的能力并已经在国内建造了一些PVC涂层织物的膜结构工程。最近的实例有青岛颐中体育场和郑州航海体育场的看台挑篷,面积都有上万平方米。此外,北京金腾盛膜结构技术公司、天津市康达膜材建筑工程有限公司、上海汉杰依膜结构技术公司、深圳欣望角空间膜技术开发公司也正在积极开展膜结构业务。过去一年中,引人注目的是在膜结构制造业中涌现了不少大大小小的厂家,估计至少有五十家,大部分位于中国的沿海城市。
值得注意的是,国外的膜材和膜结构制造商也纷纷在中国设立办事处、代理商甚至合资企业。在膜材方面有法国的法拉利(Ferrari)、德国的米乐(Mehler)、比利时的希运(Sioen)、韩国的秀博(SuperTex)、日本的Chemfab (Saint Gobain代理)、德国的杜肯(Duraskin)以及日本的中兴(Chukoh)等。在膜结构方面有美国的鹏腾(Birdair)公司、德国的济丰(C+M)膜结构公司、欧洲的Skyspan公司等。日本的太阳工业(Taiyo Kogyo)公司已在北京设立了办事处,并在上海设立了制造工厂。这充分说明中国这个广阔的潜在市场也吸引了国外企业的兴趣。
缺乏标准和规范
要在中国进一步推广膜结构的应用,最主要的措施之一就是要制定标准和规范。由于大多数建筑师和工程师对这种新结构还不熟悉,标准规范可以作为设计与施工的指南。另外,这些技术文件将对制作与安装提出要求,并对允许误差作出规定。这将有助于保证膜结构的工程质量。这在中国有许多新的制造厂家进入这个行业之际显得尤其重要。
几年前,一些研究机构和高等学校已从事膜结构的研究与开发,并建立了技术储备。大规模的膜结构建设也为制作与安装提供了有益的经验。此外,美国、日本、法国等先进国家所制定的规范标准也是可贵的参考。所有这些有利条件为在中国编制一本技术规程做好了准备。在空间结构协会主持下,"膜结构技术规程"编制组于2001年9月成立,编制组成员包括了研究院、设计院、大学和制造厂的代表。此后,编制组进行了大量的编写工作。规程的草案在全国范围内征求意见并通过了专家组的审查。规程的主要内容包括:总则与基本规定、材料、结构分析、构造、制作、安装、工程验收以及维护和保养。这个规程将报送中国工程建设标准化协会批准,可用于所有膜结构的设计与施工。
发展过程艰难但前景乐观
从多年来国内外的实践经验来看,膜结构具有强大的生命力,必将是21世纪建筑结构发展的主流。预计最能发挥膜结构优势的应用领域有:
▲需要自然采光的公共建筑,如体育馆、训练房、游泳馆、展览厅等,膜材的透光性能很好地解决采光问题,又可节约能源,并给人以一种处于大自然环境中的感觉。
▲轻巧而美观的膜结构用于敞开或半敞开建筑物的遮蔽屋盖尤为适宜。近年来在足球、田径等比赛的体育场中,越来越多的看台挑篷都采用膜结构。国外很多露天剧院的舞台、博览会的展览馆也都以膜材作为顶盖。在我国广大地区的农贸市场也可大力推广膜结构。
▲各种类型的生产厂房与仓库,其尺寸都比较规则,因而可采用膜结构并加以定型化、商品化。这种建筑有运输、拆装方便的优点,对于紧急救灾或灾后重建也十分有用。
▲在改造原有建筑物时,膜结构的自重轻是很大的优点,可以用来代替传统的屋盖。它也可用来连接毗邻的房屋,例如在商场、广场、校园中,这将有效地扩大其建筑空间。