骨架式膜结构的应用优势及案例

在现代建筑领域，骨架式膜结构既能满足大跨度结构稳定性的要求，又实现了经济、美观、环保的完美统一。

本文将探讨骨架式膜结构的原理、应用优势以及应用案例。

一、什么是骨架膜结构

以覆盖体系与支撑主体结合的不同方式进行分类，可把膜结构建筑大体分为:张拉式膜结构、充气式膜结构和骨架式膜结构三种基本形式。

骨架式膜结构是一种以刚性钢结构或铝合金结构作为承重骨架，膜材作为覆盖体系的建筑形式。

其核心原理在于骨架（如桁架、拱形框架等）承担主要的结构荷载，包括自重、风荷载、雪荷载等。

膜材则像一件轻盈的“外衣”覆盖于骨架之上，通过螺栓、夹具等连接件固定，主要承受自身的张拉力和部分外部荷载。

二、骨架式膜结构的优势

骨架式膜结构最显著的特点在于其卓越的稳定性和抗自然灾害能力。由于拥有独立的刚性骨架，它在面对强风、大雪等极端天气时表现出色，不易发生整体变形或坍塌。

安全性有保障的前提下，经济性优势则让骨架式膜结构成为大跨度公共建筑、交通设施、工业建筑、商业空间等场景的理想选择。

经济性体现在施工效率、建造成本、运维成本三个方面。

施工效率：膜结构工程中所有加工和制作依设计均可在工厂内完成，在现场只进行安装作业。比一般建筑的施工周期缩短近一倍。

建造成本：膜结构建筑屋面重量仅为常规钢屋面的1/ 30，这就降低了墙体和基础的造价。

运维成本：膜材表面具有优异的自洁性，雨水冲刷即可保持洁净，节省了频繁的外墙清洗费用。

膜材有较高的反射性及较低的光吸收率，且热传导性较低，降低了屋面太阳的辐射温度。另外，膜材具有透光性，使白天适当的自然漫散射光能够照亮室内，从而降低了能源损耗。

加上膜结构建筑可塑性强，奇特的造型和夜景效果有明显的“建筑可识性”，商业效益显著。

三、实例赏析

1.妫汭剧场

妫汭剧场是2019年北京世园会开幕式、闭幕式的主会场。建筑面积4500平方米，是全国首个多色彩ETFE拼图膜结构建筑。

它既有钢结构骨架的宏伟，又有膜结构的绚丽外衣。钢结构屋面由26榀伞状排布的悬挑钢桁架支撑而成，在拉索钢绞线的张拉下呈现出“蝴蝶展翼”的造型。

2.云南大为制焦煤场

云南大为制焦煤场，是云南省跨度最大的抽空网架骨架膜结构储煤场。

在国内类似的大跨度钢结构工程中，采用网架或管桁架+彩钢板的结构型式较为常见。

中国煤科沈阳设计院考虑到膜结构自重轻，外形美观，最终给出了“曲面网架+膜结构”的方案。既增加了建设跨度，提高场地利用率，又节约了建设成本。

3.上海体育场

上海体育场于1997 年建成，是中国第一个真正意义上的膜结构工程，采用骨架支承式膜结构和 PTFE 膜材。

体育场的膜结构屋顶造型独特，为观众提供了良好的遮阳和防雨功能，同时也成为上海的标志性建筑之一。