在現代建筑與工程領域，氣囊式膜結構作為一種獨特且富有創新性的結構形式，正逐漸嶄露頭角。它融合了先進的材料科學與工程力學原理，為各類空間需求提供了新穎的解決方案。今天佛蘭空間將帶您深入了解氣囊式膜結構，包含其定義、造型原理、應用場景、特點以及應用案例。

 

 

▲圖片源于網絡

 

一、什么是氣囊式膜結構

 

氣囊式膜結構是一種以柔性薄膜材料為主體，通過向膜內充氣形成具有一定形狀和承載能力空間結構體的建筑結構形式。

 

該結構主要依靠內部氣體壓力來維持膜體的形狀，并承受外部荷載。

 

膜材料通常選用高強度、耐候性好且具有良好柔韌性的材料，如聚氯乙烯（PVC）涂層織物、乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFE）等。

 

這些材料不僅能夠滿足結構的強度要求，還能提供良好的氣密性，確保內部氣體壓力的穩定維持。

 

二、氣囊式膜結構的基本造型

 

1、球形與半球形

 

這類造型常見于一些小型的充氣結構，如充氣穹頂。其外形呈完整的球體或半球體，具有良好的空間完整性和對稱性，能提供較大的內部空間，且在受力方面較為均勻，可有效分散外部荷載。

▲圖為氣囊式膜結構飛艇，來源于土木穹廬

 

2、圓柱形

 

圓柱形氣囊式膜結構通常具有規則的長條形外觀，常用于一些對空間連續性有要求的場所，如通道、長廊等。其側面為直筒狀，兩端可根據實際需求進行封閉或開放設計。

 

▲圖為Expo2025SpanishPavilion，源于SADRIJPYZ新環境藝術設計

 

3、異形造型

 

隨著設計理念的不斷創新，氣囊式膜結構也能夠實現各種異形造型。設計師可以根據場地條件、功能需求以及美學要求，通過對膜體的裁剪和充氣方式的控制，塑造出獨特的空間形態，為建筑帶來強烈的視覺沖擊力。

 

▲圖為《漂浮的幻想》源于SADRIJPYZ新環境藝術設計

 

三、氣囊式膜結構的工作原理

 

氣囊式膜結構的工作原理基于氣體壓力與膜體張力的相互平衡。當向膜內充氣時，內部氣體壓力會使膜體向外擴張，從而產生張力。

 

這種張力均勻分布在膜體表面，使得膜結構能夠保持穩定的形狀。同時，外部荷載（如風力、雪荷載等）通過膜體傳遞到內部氣體壓力上，由氣體壓力與膜體張力共同抵抗。

 

例如，在風力作用下，迎風面的膜體張力會增加，以抵御風的推力；而在雪荷載作用下，膜體向下的變形會使內部氣體壓力相應調整，維持結構的穩定性。

 

 

 

四、氣囊式膜結構的應用

 

 

五、氣囊式膜結構的特點

 

 

? 核心優勢

1、施工迅捷：輕便構件+簡易安裝，工期縮短50%+

 

2、成本優化：材料節省30%+人工成本降低

 

3、造型自由：支持復雜曲面/異形設計

 

4、綠色可循環：拆卸后重復利用率達80%+

 

?? 使用注意

1、嚴格密封：需定期檢漏（建議每季度1次）

 

2、荷載限制：雪載≤50kg/m2 / 風載≤0.5kN/m2

 

3、壽命周期：常規膜材使用壽命8-15年

 

 

六、氣囊式膜結構的應用案例

 

 

1、2002年瑞士博覽會Arteplage展館

 

 

2002年瑞士博覽會在蘇黎世Neuchatel建造的名為藝術海灘（Arteplage）展館，三個一致的氣囊膜，直徑約為100.0m圓形碟狀，上翹外襯邊為骨架式膜，36根柱支承，是迄今最大的一組氣囊膜建筑。

 

▲圖片源于網絡

 

2、瑞士Aigle自行車競技場

 

 

該競技場平面為橢圓形氣囊膜，尺寸為90.8m×66.83m，面積5000㎡，由28根柱支撐。上下28根徑向索連接中心直徑5m的圓與周圍支承柱，對氣囊膜加勁和穩定，整體形似自行車轂轆。在周邊三角形桁架內為兩環正方寶石形整體張拉單元，下部徑向索與垂直壓桿端連接，上端連接穩定索，并為氣囊膜下層支點。

 

▲圖片源于網絡

 

3、斯達黎加的Oxigeno

位于哥斯達黎加的Oxigeno是一個14.5萬平方米的購物娛樂目的地，是世界上最大的屋頂公園之一。其美食廣場的屋面采用ETFE氣囊式膜結構。氣囊直徑45m，投影面積1600m2，ETFE膜材厚度0.25mm。采用索網加強，索網的網格尺寸1.2m。

 

▲圖片源于網絡

 

4、氣囊戶外帳篷蒙古包

 

充氣蒙古包的設計上選用了典型蒙古包和仙人柱的形制。哈納部分增加了不同大小的窗戶，陶腦部分改為透明星空天窗。通過點式和線式兩種熱合工藝，形成了充氣蒙古包外觀造型。

 

充氣蒙古包宜做直徑3-10米，也可定做更大規格。對于4米充氣蒙古包來說，重量可達到45kg。10分鐘快速充氣搭建完成，15分鐘泄氣收納折疊完成。收納折疊后體積從34.34m3變成0.8m3，可放入車的后備箱，車載式的充氣蒙古包改變了傳統蒙古包的運輸方式。

 

雙層PVC氣囊墻使充氣蒙古包有較好的保溫性和隔熱性，同時具備了防潮防水的特性。材料的透光特質，使得充氣蒙古包夜晚的發光方式特別，讓草原上的人更容易找到方向和目的地。

 

▲該案例圖文源于谷德網

 

5、氣囊式基坑氣膜

 

四川省人民醫院綜合科研大樓建設項目中的氣囊式基坑氣膜是目前我國西部地區建筑工地基坑施工中首次應用的“氣囊式”充氣膜，氣膜覆蓋面積約1200平方米，最大跨度達44米，高度6米，是一種兼具防塵性、降噪性、便捷性、智能性和安全性的新型基坑氣膜。該氣膜采用強度大、耐久、耐高溫紫外線的PVDF新型建筑材料，通過雙層膜+保溫棉的方式結合，具有非常顯著的隔音和保溫隔熱效果。

 

 

6、氣囊建筑模版

 

從空氣負形到蘑菇混凝土實體，該建筑模板由多組異形充氣氣囊構成，通過精準控制氣囊的負空間造型，使澆筑成型的混凝土表面呈現出巴洛克建筑”剖碎空間”般的流動肌理。這種創新工藝重新詮釋了建筑實體與過渡空間的關系，將動態力量可視化于凝固的混凝土形態之中。

 

▲該案例圖文源于谷德網

 

 

7、氣囊藝術裝置

 

 

新韓國花園由莫斯科設計團隊SKNYPL設計，采用ETFE材料制成?；▓@中由ETFE材料制成的充氣裝置，單個或組合在一起作為類似于梁、拱、平板等受力結構構件，通過向單個膜構件內充氣（常為室外氣壓的2-7倍），使其保持足夠的內外壓差，從而形成氣囊式膜結構。

 

▲該案例圖文源于網絡

氣囊式膜結構作為一種創新的建筑結構形式，以其獨特的造型、快速的施工速度、良好的成本效益等優點，在多個領域得到了廣泛應用。盡管它存在一些局限性，但隨著材料科學和工程技術的不斷發展，這些問題有望逐步得到解決。未來，氣囊式膜結構將會在更多領域發揮重要作用，為人們創造出更加豐富多樣的空間體驗。

 

以上就是關于氣囊式膜結構的分享，如您感興趣，可咨詢佛蘭空間。

 

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深圳市佛蘭空間膜結構有限公司，一家專業從事空間結構建筑一體化的公司，在惠州設有專業膜材制作加工生產基地，擁有一批國內外最早從事膜結構的設計師、裁剪師和一支技術嫻熟的安裝隊伍。

 

16年來我們致力于膜結構建筑前沿領域的開發和應用，專項研發了一系列具有針對性的屋蓋系統，并獲得多項專利產品，已為1000+客戶在相關體育設施體育領域（體育看臺、球場、健康驛站等）、公共設施領域（商業、文化、娛樂、景觀、交通等）、環保設施領域（煤棚、污水池除臭罩、污染地塊修復等）、工業設施領域（倉庫、廠房等）提供集設計、施工、安裝、維護為一體的鋼膜結構、屋蓋系統工程服務。

 

 

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