在當代建筑的天際線上，一種輕盈靈動、充滿未來感的形態正熠熠生輝——那便是張拉式膜結構。它跳脫出傳統建筑“剛性承重”的思維框架，以“張力”為筆，勾勒形態，實現建筑與藝術的完美融合。今天，佛蘭空間帶您了解這一獨特的建筑形式。

 

一、什么是張拉式膜結構

 

張拉式膜結構是一種通過拉索將膜材料張拉于結構上而形成的建筑結構形式，也可稱為張拉式索膜結構。它由穩定的空間雙曲張拉膜面、支承桅桿體系、支承索和邊緣索等構成，利用膜材的柔性和拉索的張力共同作用，形成穩定的曲面結構，以覆蓋空間或作為建筑的主體結構。

二、張拉式膜結構的基本造型

 

 

張拉式膜結構可根據設計要求，通過張拉和松弛膜材來達到不同的建筑效果，比如單曲面、雙曲面、鞍形面、波浪形面等，其造型千變萬化，但歸根結底源于以下兩種基本曲面形態。

 

01負高斯曲面（馬鞍形）

 

這是張拉膜最經典的造型。曲面在一個方向上是向上的拱形（抗壓），在另一個方向上是向下的懸鏈線形（受拉），形似一個馬鞍。這種雙曲拋物面造型確保了膜面在任何點上都具有良好的排水性和穩定性。

02錐形曲面

 

由一個或多個高點支撐，膜面呈放射狀向下展開，充滿張力感和向上的動勢。

 

三、張拉式膜結構的核心原理

 

張拉式膜結構的核心原理是通過施加預張力使膜材處于拉伸狀態，從而獲得足夠的剛度和穩定性。預張力使膜材在各種荷載作用下始終保持拉伸狀態，避免出現皺褶或松弛，同時膜材的曲率變化和拉索的張力共同作用，形成自平衡的力學體系，抵抗風荷載、雪荷載等外力作用。

 

四、張拉式膜結構的特點分析

 

? 優 點

1、 造型自由，藝術性強

能夠創造出傳統建筑難以實現的豐富曲線和動態造型，極具視覺沖擊力和標志性。

2、大跨度、空間開闊

膜材自重極輕（約1kg/m2），可以實現巨大的無柱覆蓋空間，有效利用土地資源。

3、 自潔性好、節能環保

PTFE等膜材表面光滑不沾灰，雨水沖刷即可潔凈。高反射率減少室內熱量積聚，自然漫射光減少照明需求。

4、 施工周期短

鋼索、膜布等主要構件工廠預制，現場主要是組裝和張拉作業，工期大幅縮短。

5、? 安全性能好

輕型結構抗震性能優異。即使發生意外，膜材撕裂而非坍塌，可為人員疏散提供時間。

?? 不 足 與 局 限 性

1、 耐久性與耐火性局限

設計壽命（通常20-30年）低于傳統建筑。材料多為阻燃但遇明火會熔融，需配備專門消防系統。

2、隔熱與隔音性能較差

單層膜結構保溫隔熱性能不如傳統墻體。隔音效果，特別是對雨噪的隔絕，較差。

 3、設計計算復雜

形態確定、受力分析、裁剪分析高度依賴復雜計算軟件和工程師經驗，設計門檻高。

4、初期投資較高

高性能膜材、專用鋼索及配件價格昂貴，專業隊伍施工導致初始造價較高。

五、張拉式膜結構的應用場景

 

1、文化體育設施

體育場、體育館、游泳館的看臺罩棚、演出舞臺等，完美契合大跨度無柱空間需求。

2、交通樞紐

機場航站樓、火車站臺、高速服務區、收費站，為旅客提供舒適候車空間。

3、商業與娛樂

購物中心中庭、酒店入口、景區大門、游樂場，提升商業吸引力與藝術性。

4、工業與環保

大型煤場、礦料堆場封閉倉、污水池加蓋，實現大跨度覆蓋與環保效益。

5、景觀與小品

公園廣場遮陽傘、雕塑、景觀廊道，為城市增添藝術氣息與休閑空間。

 

六、張拉式膜結構的著名案例

 

01卡塞爾聯邦花園展覽音樂廳

 

奧托1955年設計卡塞爾聯邦花園展覽音樂廳像是一個四點支撐的帳篷依靠邊索給膜施加預應力使帳篷的外形呈現兩頭向上、兩頭向下的形狀(馬鞍形)這個設計宣告了帳篷設計進入了全新的時代。

 

02科隆園藝展舞場

 

科隆園藝展舞場由6根梭形柱撐吊起張拉膜再以6根穩定索向下壓住膜材以平衡受力覆蓋了直徑33米的室外舞場區域從結構體量和設計方面來說該結構第一次超出了“帳篷”的意向。

 

03蒙特利爾博覽會德國館

 

 

1967年蒙特利爾世博會的德國館8根鋼鐵的桅桿和5厘米直徑鋼纜結成的索網支撐起半透明的白色滌綸帳篷這一輕型化大跨度的建筑成為1972年慕尼黑奧運主場館的先聲。

 

04丹佛國際機場航站樓

 

丹佛國際機場航站樓是為數不多的整體采用膜結構的機場76米x285米的大空間沿長邊方向劃分為17個單元。每個單元由間距45.8米的兩根支柱撐起山峰形的脊索柱間為起穩定作用的谷索以脊索和谷索為邊界結構其間的張拉膜材覆蓋建筑大空間。

 

05沙特吉達國際機場Hajj 航站樓

 

沙特吉達國際機場的Hajj航站樓（朝覲航站樓）是全球穆斯林朝覲者前往麥加的重要交通樞紐，航站樓采用獨特的膜結構帳篷屋頂，由特氟隆涂層玻璃纖維織物制成，可反射76%的太陽輻射，即使在高溫環境下也能保持室內涼爽。是世界上最早也是最大的張拉膜結構之一。由210頂巨大的錐形膜結構單元組成，猶如一群沙漠中的帳篷，既體現了當地文化傳統，又完美解決了大跨度遮陽問題。

06上海世博會世博軸

 

 

2010年上海世博會主入口的世博軸也采用了張拉索膜結構由德國SBA公司和華東建筑設計研究院設計全長1045米、寬約100米的世博軸由6個喇叭形的“陽光谷、13根大型桅桿數十根斜拉索和巨大的膜結構組成。

 

07響沙灣蓮花酒店

 

 

膜結構以“蓮花”為靈感，通過層層張拉膜模擬蓮花的形態，既呼應沙漠中沙丘的曲線，又形成獨特的視覺景觀。這種設計不僅美觀，還充分考慮了沙漠環境中的日照、風沙等因素，實現了功能與形式的統一。采用輕鋼結構作為支撐，搭配高強度膜材，既減輕了建筑自重，又通過特定的鋼板固定流沙，形成類似“沙海浮舟”的獨特地基基礎，確保在沙漠環境中保持穩定。

總結而言，張拉式膜結構是現代建筑技術、材料科學與結構藝術的完美結晶。它以其無與倫比的造型自由度和高效的空間性能，持續拓展著建筑的邊界，為我們創造出一個又一個輕盈、明亮、充滿未來感的詩意空間。

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