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The End Thank You ！
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• David Geiger
大阪世博会美国馆的建造者，索穹顶结构的首创者
• Frei Otto（1925-
）
现代膜结构理论的奠基人。推崇“原始建筑学” ， 即用“最少的”的材料来表现最朴素的自然之美。他认 为：建筑艺术的目的不是为了炫耀技术，而是更好地 表达自然。
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Walter Bird atop a Birdair radome
PTFE膜材的价格在400-700元/m2之间。 因其加 工难度大，加工费用也较高。 根据国外已建成工程的造价折合人民币在18003000元/m2。
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ETFE膜材建筑造价分析
ETFE的材料价格比PTFE膜材稍低，但由于常 被做成两层或三层的气垫式，且需要充气及控 制设备，国外建成工程的造价折人民币也达 2400-3000元/m2。 由于ETFE膜材非常轻，支承结构及基础工程 的造价可以大大地节省。就整个项目而言，利 用ETFE气垫作屋盖比较于利用传统透明材料 如玻璃等，其投资节省可达40%至50%。
单层膜材的保温性能大致相当于夹层玻璃，故 仅适用于敞开式建筑或气候较温暖的地区。 当对建筑物的保温性能要求较高时，可采用双 层或多层膜构造来解决，一般双层之间应有适 当的空气隔层（25～30cm左右）。 当在游泳池、动物园和植物园等建筑中采用双 层膜构造时，应注意膜内部的结露问题。一般 可通过安装空气循环系统等措施来解决。
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Weihai Stadium，2001
威海体育场
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博敖 亚洲 经济 论坛
黄埔 体育场
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二、膜结构的建筑设计要点
排水 采光 声学问题 隔热与保温 防火
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1 排水 Drainage
膜表面应具有足够的坡度以解决排水和积雪问 题。通常膜面的坡度应不低于20% 多数膜结构采用无组织排水方式，但应尽量避 免雨水沿建筑物的主要朝向一侧流下，同时还 应注意对地面和墙面的污染。 在某些情况下，可利用建筑物自身的某些形状 特点，解决排水问题 ……
5. 防火
Fireproofing
一般认为，PTFE膜材是不可燃材料，PVC膜材是 阻燃材料。对于永久性建筑，宜优先选用不可 燃类膜材。 当采用阻燃类膜材时，应根据消防部门的要求 采取适当措施。 例如，应保证建筑物的顶棚与地板之间的距离 在8米以上，并且避免膜材及其连接件与可能存 在的火源接触。
Nomad shelters in Iran
An old Chinese drawing
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¾ 现代膜结构发展历程
History of membrane structures • 20世纪50年代
早期的充气膜结构出现，并用于商业中。
• 20世纪70年代
以大阪世博会为开端，膜结构开始在世界范围内 得到应用。
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¾ 几种常见的膜面排水方式
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2. 采 光
Lighting
膜材的透光率在 7%～15%左右； 白天无需要照明， 节约能源； 膜结构特别适用于 体育设施、展览厅 和天井等对采光要 求较高的建筑。
当采用内部照明时应注 意灯具与膜面距离
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3. 声学问题
Acoustቤተ መጻሕፍቲ ባይዱc
6.2 膜结构建筑
Architectural Performance of Membrane Structures
主讲人：武 岳
哈尔滨工业大学
一、膜结构建筑的发展
曲面存在着无限的可能性，这意味着膜结构的 形状可以随着建筑师的想象力而任意变化。 前提是符合力学原理！
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¾ 古老的膜结构
The Ancient Tension Structures
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PVC膜材建筑造价分析
PVC膜材的价格在80-140元/m2之间。 膜材加 工费用约50-70元/m2 （加工费按展开面积计 价）。膜结构的支承结构用钢量一般在10-30 kg/m2。 PVC膜材建筑的报价(以展开面积计算,含配套 钢结构）一般在650-900元/m2之间。
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PTFE膜材建筑造价分析
汉城奥运会体操馆和击剑馆
体操馆，D=120m • 1988年第24届汉城奥运会主赛馆；
击剑馆，D=93m
• 是世界上首次在大型场馆中采用索穹顶体系。
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Olympic Gymnastics, Moscow, 1980
莫斯科奥运会中心体育馆
• 1980年第22届莫斯科奥运会主赛馆；采用钢悬膜结构。
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佐治亚穹顶
海鸥造型，覆盖面积3600m2，采用PTFE膜材，覆 盖在平行布置的钢拱桁架上。
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昆明世博园艺术广场
The Art Square at Expo’99
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杭州健身中心
Hangzhou Sport Center, Zhejiang,1999
游泳馆： 钢桁架+脊谷式 膜结构 覆盖面积4280m2 双层PVC膜材
Georgia Dome, Atlanta, Georgia, 1992
z 1996年第26届亚特兰大奥运会主场馆。 z 椭圆形平面240m×192m，是世界上最大的索膜结构。
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现代膜结构发展的原动力 －材料与结构形式的不断创新
¾大阪美国馆—— 140m×83.5m ¾东京后乐园—— 最大跨度201m ¾佐治亚穹顶—— 240mxl92m ¾沙特吉达机场候机大厅——覆盖的面积42万m2
Sky Dome, Akita, Japan, 1990
z z z
日本秋田—天空穹顶
Span: 130m×100m; Height: 30m Roof: PTFE （单层）
屋盖的格构式空间拱系 沿长向为空腹拱、沿短 向为钢管拱。利用紧贴 膜面的钢管拱作为通 道，向其中送暖风，对 屋盖起融雪作用。
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三、膜结构的造价构成及估算
膜结构工程的造价包括 ¾ 设计费 ¾ 材料费用 ¾ 加工制作费用 ¾ 安装费用 ¾ 管理费及利税 其中材料及加工制作费用包括膜材料、辅料、 索及索具、支承钢结构等分项。
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膜材料费用及工程造价估算
在估算膜材费用时，要注意膜面投影面积、膜 面展开面积、膜材料消耗面积之间的关系。 马鞍形及拱形膜结构的投影面积与展开面积之 比约为1:1.15，膜材利用率80-85%； 即投影面 积:展开面积:膜材料消耗面积约为1:1.15:1.4； 伞形膜结构的上述比例约为1:1.3:1.7。 结构表面的曲率越大、外形越不规则，膜材利 用率就越低。
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¾ 第一个现代大跨度膜结构
日本大阪世博会美国馆， 1970年 气承式膜结构，140×83m
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蒙特利尔体育场
Montreal Olympic Stadium, Canada
z 是1976年奥运会的主赛场。 z 开合式膜屋盖由26根钢索悬吊在175m高的斜塔上。
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Olympic Gymnastics Arena & Fencing Arena, Seoul, 1986
建筑物内部的声音反射 膜材对声波具有很强的反射性，会使音乐 演出的声音变得模糊；尤其对于某些具有内凹 面的建筑，如充气膜结构或拱支式膜结构，顶 棚会使声波反射汇集。 建筑物对外部噪声的屏蔽 通常单层膜的隔音性能仅在10dB左右，故 仅能用于对隔音要求不高的建筑物。
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4. 隔热与保温 Thermal Insulation
Tianjin Tax District, Tianjin
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长沙世界之窗剧场
A Theater in Changsha，1997
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深圳欢乐谷
A Game Center in Shenzhen，1998
脊谷式膜结构，D=98m 覆盖面积5800m2 采用PVDF膜材
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东方明珠游船码头
Shanghai Ferry Terminal Roof，1999
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标志物
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加油站
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雨篷
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广场小品
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过街天桥
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室内游泳馆
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¾ 膜结构在我国的应用
Membrane structures in China 上海八万人体育场 1997
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北京房山游泳馆
Beijing Fangshan Swimming Stadium, 1996
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天津保税区区标
• 20世纪80年代初
PTFE膜材出现，膜结构被正式用于永久性建筑中
• 1997年
上海八万人体育场建成，标志着膜结构在中国兴起
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¾ 推动膜结构发展的重要人物
Some persons we should remember • Walter Bird
早期的充气膜结构的开拓者，Birdair公司创始人。
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哈尔滨国际会展体育中心原方案
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Lindsay Park Sports Centre, Canada, 1984
加拿大林赛体育中心
索网下设有纤维棉保 暖层，不但能防寒, 还能透过4％的光 线，这就足以在白天 不用人工采光。此外 在保暖层下面还有一 层很薄的蒸气绝缘层, 能起吸音作用。
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