氣膜體育場館是20世紀中期開始逐漸走入人們的視野,1970年的日本世博會上美國館首次以膜結構建筑出現在大家的視野里。它是集建筑學、建構力學、材料學等技術為一體,建造出有標志性的空間結構形式。對于中國來說它起步比較晚,但在1997年到2001年五年的時間迅速發展起來。被我們熟知的一個標志性建筑就是2008年奧運會的水立方,水立方屬于全球范圍內最大的氣膜結構的體育場館。最重要的是氣膜結構有很好的排污性、去污性、防塵性,而游泳館會凝結很多的水霧,氣膜結構特點之一是防結水滴性特別強,對于游泳館來說是很有效的用途。
說完膜結構中的最好的建筑我們說一下膜結構的“小黑榜”之首——倫敦的千年穹頂。千年穹頂是倫敦為了慶祝千禧年斥資12.5億美元建造的一個多功能化的綜合性展覽館,當時《福布斯》雜志做了一個全球性建筑師的統計調查,它被評為史上最丑的一個建筑,沒有之一。當時這個建筑在泰晤士河邊也被英國倫敦人評為最有賣點的收費景點,由于后期的經營不善,現在已經關門大吉了。以上便是膜結構建筑的兩個典型的范例。
從建筑類別來看膜結構分為三種:骨骼式膜結構,屬于支撐式膜結構;拉力式膜結構,有點像自行車棚,下面有鋼筋拉伸開;最后一種是氣承式膜結構,比如充氣型的體育場館。我們今天要聊的就是最后一種——氣承式膜結構,它有幾大優勢:
第一個優勢在于建筑結構。首先,氣膜結構利用空氣動力為技術手段,支撐起這個膜面,最大的特點是無梁柱、大空間、輕質環保、無二次污染、價格低廉,可多次使用、反復使用。這個空間跨度像我們剛才看到的千年穹頂,它最大高度50米,氣壓強度相當于正常大氣壓的1層到9層,所以人進去之后沒有任何不適的反應。其次,它是可以多次反復利用,如果配上集裝箱它可以收走,放在集裝箱里,第二年可再繼續使用,這點在北方特別適用。北方一到冬天只有兩種戶外運動,一個是滑冰,一個是滑雪。對于我們來說夏天比較涼爽,今天北京的溫度是32度,哈爾濱可能也就23度左右,夏天我們更喜歡在室外運動,冬天來說這樣的氣膜體育場館非常實用。冬天的時候撐起來,夏天的時候再收起來,做室外場館。再次,對于它的保暖性,地區性的集中供暖就可以做到,我們最遠的氣膜結構在遠東俄羅斯,更能體現出其保暖性。
第二個優勢在于氣膜的透光性。白天利用日照光度即可滿足室內亮度,夜晚利用膜材料的高效節能二次慢反射專利,既節能又環保。膜材質分為不同的,A、B、C三種類型,最薄的膜結構可以當塑料大棚使用,而且它的大棚使用年限極長。
第三,實現了自動化隔音密閉,集成了多種功能。剛剛我們聽到很多老師講了室內通風系統,我們這個膜結構對于北京來說最大的優勢,它有一個非常好的通風系統。除了充氣的配備電力系統,還有一個過濾的通風系統,不僅可以防霧防霾,夏天的時候會配空調式的送風系統為館里送去清涼。
最后一點便是造型的獨特性。配置合適的燈光便可創造新時代的建筑。我們在北京可以看到很多這樣的膜結構,我之前去過一個F1賽車館就是一個膜結構。當新興的結構興起之后,膜結構建筑每到一個地方很快可以吸引這個地域的經濟眼球。
外形設計也是建筑特點之一,它獨特的外形總會引起別人的注意。在揚州見到的氣膜結構是一個展覽館,揚州市民很親切地叫為“大白”。大家看到的這個氣膜就是我們在西北地區建造的,它的抗風性、防風沙性特別好。
剛才我們講到它的良好透光性,這是北京高爾夫球館,頂部的這塊部分選用最輕薄的透光材質,白天屋里不用開燈的。晚上的時候燈光從下面往上照射,幾排燈光便可把整個氣膜體育場館照的像夜晚的明珠。
應用極其廣泛,目前為止,我們看到的有體育行業,娛樂業、工業、商業,包括一些展會,還有剛才提到的農業都可以用的到。
在北京防霧防霾對于膜結構是最大的優勢,它的防霧效果采用中央空調控制,24小時不停吸氣、排氣,以保證建筑內外壓差,進入室內的氣體要經過嚴格的過濾,才能進入到場館內部,空氣也會采用過濾的方式進行改善。它是有一個空氣的充氣系統,只要外部能夠檢測到有的地方有一些破漏,這個機器會自動報警。它是完全用充氣的效果把這個棚面支撐起來,里面的空氣質量比外面的空氣質量不知道好多少倍呢。
一館多用也是膜結構的特點。它能滿足我們所有的能想象的物理空間的擺設,可以布置成為各種體育館,放一個籃球架,乒乓球案,它就可以是一個體育場館;撤掉之后搭一些鋼結構,就可以變成展覽館;放些辦公設施就可以做會議室和學習區。
我們總結一下氣膜結構擁有八大優勢:
第一,結構特征:大空間、大跨度、無梁柱,能與格式建筑無縫對接。千年穹頂能跨800-1000米,最高處是50米。大跨度,無梁柱,里面能擺任何的大件和鋼結構。你可以在里面搭建二層的觀景臺,或者辦公區。
第二,經濟,造價低廉。僅傳統鋼構或混凝土工程造價的1/4-1/3。以前這種傳統意義上的鋼結構混凝結構,他們的造價是根據跨度和高度來確定,跨度越大、高度越大,造價越高。我們的氣膜結構的跨度、高度和價格是沒有關系的。
第三,安拆便利,從充氣到充好,大概也就需要3-7天的時間,安裝特別便利。
第四,外表亮麗,表面光滑、美觀,具自潔功能,防水性能好,不積雪。在東北有一個特別好的證明,北方的雪最厚的時候可以達到小腿的位置,冬天棚面上就會造成嚴重的積雪,它會不會壓塌?不會的。一毫米材質的氣膜,可以承重一輛波音747的重量。其次,當膜上面有足夠厚的積雪,調高室內體育場館的溫度,通過膜材質很好的導熱性,棚上的積雪會自動融化,滑落到兩邊。
第五,膜材牢固。
第六,使用壽命長。外膜質保十年,能正常使用25年以上。使用時間會比25年更久,可以達到40年左右。
第七,環保無污染?,F在我們的建筑,在建筑過程當中會產生大量的垃圾,而我們的氣膜從設計到生產,一直在我們的工廠里,我們可以保證用最少的資源建造最大的地域性建筑。
第八,安全省心。膜結構能抗12級颶風,抗十級地震,防火性能B級。