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1、气膜建筑与应用气膜建筑与应用一、公司简介深圳市阿赛奇体育发展有限公司是为大跨度建筑提供解决方案的专业公司，以领先的技术和理念为导向，率先把气膜建筑引进中国，并兼顾中国的具体情况，为中国用户提供最适合的、全方位的系列化产品和服务。目前我公司是第一个将斜向网状钢缆系统气膜建筑引进中国的公司，同时，也是第一个在中国地区建造斜向网状钢缆系统气膜建筑球馆连锁经营的公司；具有大型气膜场馆建设经验，为气膜建筑品质提供了有力的保证，为您带来当今世界在安全、经济、节能、环保、低碳等方面最先进的气膜建筑。目前，我们在深圳、中山、江苏、河北、湖南、沈阳等地都有合作项目，为客户提供技术咨询、工程设计、安装施工、售后服
2、务等一整套气膜建筑技术服务。项目主要涵盖体育、旅游文化、环保、文物保护等领域。二、气膜建筑简介（一）气膜建筑的基本概念气膜建筑就是采用高强度、高柔性的薄膜材料为主要材料，利用密封空间内空气压力支撑原理，将膜材的外沿固定在地面基础或者屋面结构周边上，利用充气系统将大量空气送入气膜内部空间，当气膜内压力大于气膜外压力时，就产生一定的气压差，气膜内气体就能将膜材支撑起来覆盖在地面或者屋面上，形成大跨度的无梁无柱的建筑空间。（二）气膜建筑的产生与发展过程早在 1917 年，英国人威廉兰切斯特(Willian lanchester)首次提出了空气支撑式帐蓬(Air-supported camps) ，用
3、于野战医院，并申请了专利，但由于当时的技术条件和生产能力等原因没有成为现实。直到 1946 年，美国的瓦尔特勃德(Walter Bird)首次建成了一座利用气体支撑的薄膜式穹顶，气膜材料为尼龙纤维布，用于美国军用雷达防护罩(Radar dome) 。美国于 1963 年在纽约建成了世界上第一座气膜网球馆，40 多年来，世界各地（主要在欧美地区）构建了数万个不同大小的气膜建筑。阿赛奇（ASATI）是世界上气膜建筑系统及技术的领导者， 在气膜建筑领域拥有许多专利和独有技术，有近 40 多年的建筑经验。在世界范围内提供高品质、安全、耐久先进的气膜建筑，被广泛应用于旅游业、体育产业、文化产业、商业展览
4、及工农业等其他领域。许多工程项目都被美国建筑师协会（AIA） 、国际工业织物协会（IFAI）及美国学院管理协会（AASA）所认可，为客户提供最优质安全的大跨度气膜建筑系统。（三）气膜建筑空气支撑原理气膜建筑是用特殊的建筑膜材做外壳，配备一套智能化的机电设备在气膜建筑内部提供空气的正压把气膜建筑主体支撑起来的一种建筑结构系统。一套完整的气膜建筑还包括了照明系统和门禁系统，如下图所示。图 1 气膜建筑工作原理和各系统组成示意图由图 1 可以看出：整个建筑没有受弯、受扭和受压的构件，内部无需任何框架或梁、柱支撑，目前可以实现 180 米的跨度。图 2 给出了大气压力与空气含氧量之间关系的曲线。由图可
5、以看出随着大气压力的升高，空气的含氧量是递增的。因此气膜内外的气压差不仅不会对人体有任何不良的影响，相反，由于气膜内空气含氧量大于气膜外空气含氧量，因而，在气膜建筑内进行运动，其空气环境对人们是有帮助的。通常气膜内外气压差约为 250500Pa，约 0.00250.005 个大气压（1 大气压=106Pa） 。图 2 空气含氧量与大气压力关系示意图（四）气膜建筑的主要优点序号 优 点 说 明1实现大跨度已达 180 米由于膜材自重很轻，每平方米重量在 3 公斤以下，可以轻松实现 180 米的大跨度。内部空间无梁无柱，这是传统建筑无法做到的，业主可根据自己的需要自由分配内部空间。另一方面，由于气
6、膜建筑重量轻，对基础抗压强度要求低，因此，还可以建在现有建筑的屋顶上，能帮助业主提高原有建筑的土地利用率。2010 年温哥华第 21 届冬奥会主会场就是在气膜建筑内举办的。图 3 就是 2010 年温哥华第 21 届冬奥会主赛场场馆外景和内景图。 （其跨度达到 130m 以上，可以容纳 55,000 人）2造价低廉可节省 2/3据建筑设计预算，对于传统建筑，当其跨度超过 24 米，建筑成本将呈非线性增加。实践表明，建筑一座 40 米跨度、面积为 3000 平方米的网球馆，用传统建筑方式至少需要 4500元/m 2，而用气膜建筑仅需要 1500 元/m 2，甚至更低。相当于传统建筑成本的 1/3
7、。据有关资料估计，用 2010 年温哥华第 21 届冬奥会主会场场馆与我国传统的大跨度钢结构或钢混结构建筑相比（比如鸟巢、水立方、首都大剧院等） ，该场馆建筑成本仅为它们建筑成本的 1/7-1/9。3防风、防雪防火、防震利用了斜向网状钢缆稳定系统，使气膜建筑可以抵御 16级以上台风和 50 年一遇的暴雪，对雪的承载能力达到250kg/m2。相当于 1 米厚的积雪。传统建筑遇到地震，存在建筑材料因倒塌、下落，砸压建筑物内人员的重大安全隐患。气膜建筑因其重量轻，就不存在这个危险。如果因地震而导致基础开裂发生漏气，气膜建筑的上部结构下落到距离地面 2 米高度所需要的时间大约 30 分钟，有充足的时间
8、保证在气膜建筑内活动的人员从容地疏散。膜材达到 B1 级防火要求，符合国家消防标准。4白天室内不用照明普通膜材的透光率是 5%，半透光膜材的透光率可达2530% 。使用半透光膜材，白天可以利用自然光，大大节省照明费用。5绿色环保节能 3/4气膜材料表面涂有一种名叫 PVDF 或者叫 PTFE 的涂层，该涂层具有 100防紫外线功能，它具有较高的热反射率和散热率，在夏天，它不象传统建筑那样吸热，减少了阳光热量的导入。另一方面，由于内外膜之间中空保温材料的作用，又有效地阻止了空气调节系统送入气膜建筑内的冷气（或者暖气）与外界的热量交换。这样，大大地减少了制冷或者供暖设备对电能的消耗。据美国专家计算
9、，与传统建筑相比，气膜建筑的制冷（供暖）能耗仅为传统建筑的 10%-25%，总体节能 75%以上。6富含氧量有益运动气膜建筑系统在实现低能耗的同时，可保证在冬天室内温度在摄氏 18 度以上、夏天室内温度在摄氏 26 度以下，为人们提供舒适的运动环境。由于气膜建筑内部压力大于外部压力，因而气膜建筑内空气含氧量大于传统建筑内空气含氧量，更适宜进行体育运动。7照明系统不晃眼采用美国亨利特公司的照明专利技术，悬吊式二次反射照明系统不产生眩光、不晃眼、没有黑影和照明死角，有利于球类运动，特别是网球、羽毛球、乒乓球。8 智能控制气膜建筑采用智能化机电控制系统，实现人性化操作管理，如果使用 PC 机自动控制
10、，更可实现远程控制。9自我清洁不用打扫气膜外部的 PVDF 和 PTFE 涂层具有 “自我清洁”的功能，灰尘不易粘在其表面上，只要下大雨，就可以将粘在气膜表面的灰尘冲洗掉，从而保持原来干净的外观，并能延长膜材的寿命。10临时建筑易于报建目前我国还没有把气膜建筑纳入建筑规范来管理，各地政府在建筑审批时，都是按照临时建筑报建，不需要按照传统建筑那样办理正规报建手续。11清洁施工周期极短气膜建筑对基础要求较低，不需大兴土木，安装作业中基本没有尘土，不需要湿作业和脚手架，不会对周围环境造成影响。基础建好后，现场安装仅需 10 天左右。可根据需要作为季节性建筑或永久性建筑。12方便整体搬迁易于异地安装气
11、膜建筑的柔性及其简约性特点使之拆卸、搬迁变得可行和方便。当某处土地使用时间到期时，可拆迁到另一处重新安装，仅有基础和地面材料无法利用，经济价值利用率可达8090%。13独特的外观标志性建筑气膜建筑造型新颖美观，外形与颜色可与周边环境融为一体。根据需要，外观可以做成七彩条式。夜晚在内部照明系统作用下，气膜可以透射出自然柔和的光辉，形成独特的景观效应，一眼看上去令人产生陶醉的感觉，可成为当地的标志性建筑和景观。14穹顶成为巨大的投影屏幕气膜建筑内部无梁无柱，配以洁白的内膜结构，可形成一个巨大的投影屏幕，最适用于喜庆婚典及其它文化演出活动的场所。15 经久耐用膜材是由织物基材（聚脂长丝）和多层涂层复
12、合而成的薄膜材料，表面经过特殊处理，其抗拉强度相当于同样厚度钢板的抗拉强度。美国纽约 1970 年建设的两座气膜建筑（网羽球馆） ，已经使用了 40 多年，现在仍在使用中（见图 4） 。保守地说，一般可以使用 3040 年。图 3 2010 年温哥华第 21 届冬奥会主会场场馆外景图（左） 、场馆内景图（右）图 4 1970 年建在美国纽约的气膜建筑（两座网球馆） ，已经使用了 40 多年平整好的场地（黑色） 固定气膜建筑（白色）开始充气 充气中充气完毕图 5 气膜建筑安装充气过程（五）膜材1、膜材简介用于气膜建筑的膜材是一种具有高强度、柔韧性好的薄膜材料，是由纤维编织成织物基材，再在基材两面
13、以树脂为涂层材料加工固定而成的材料。薄膜中心的织物基材分为聚脂纤维和玻璃纤维两种，而作为涂层使用的树脂有聚氯乙烯树脂（PVC ）和聚四氟乙烯树脂（PTFE ） ，在物理、力学性能上，织物基材和涂层分别影响气膜建筑的下列功能：（1）织物基材影响：抗拉强度、抗撕裂强度、耐热性、耐久性、防火性等；（2）涂层材料影响：耐候性、防污性、加工性、耐水性、透光性等。 2、膜材的选择 可用于气膜建筑的膜材主要有 PVC 膜（含 PVDF 膜）和 PTEF 膜。膜材的选择要考虑建筑规模大小、用途、形式、使用年限、经费预算等综合因素。（1）PVC 膜（PVC-Coated Polyester）PVC 膜材在材料和
14、加工性能方面比 PTFE 膜材便宜，且具有材质柔软、易加工的优点。但是，在强度、耐用年限、防火性等性能方面都比 PTFE 膜材差。PVC 膜材是由聚脂纤维织物加上 PVC 涂层（聚氯乙烯）而成。一般建筑用的膜材是在 PVC涂层材料的表面处理上，涂以数微米厚的亚克力树脂（Acrylic） ，以改善其防污性。但是，这样的材料经过数年以后就会变色、污损、强度下降。一般 PVC 膜材的耐用年限，依据环境的不同，在 58 年之间。为了改善 PVC 膜材的耐候性，近年来已经研究出一种新的表面处理工艺，就是用氟素系树脂在 PVC 涂层材料的表面处理上做涂层，以改善其耐候性和防污性。比如，在 PVC 膜材的表
15、面处理上，用 PVDF（二氟化树脂，Polyvinglidene Fluoride）树脂做涂层进行表面处理，生成的膜材叫 PVDF 膜。PVDF 膜材与一般的PVC 膜材相比，耐用年限可以改善至 710 年。（2）PTFE 膜材（ PTFE -Coated Fiberglass）PTFE 膜材是在超细玻璃纤维织物上涂以聚四氟乙烯树脂而成的薄膜材料。它的最大的特征就是耐久性、防火性、防污染性高。但与 PVC 膜材相比，材料费与加工费都高，且柔软性低，在施工上为了避免玻璃纤维被折断，必须采用专门的施工技术和专用工具。耐久性：PTFE 涂层材料对酸碱等化学物质及紫外线非常安定，不易发生变色和破裂。玻
16、璃纤维经过长期使用后，不会发生强度劣化或张力降低问题。膜材颜色一般为白色、透光率高，耐久性在 30 年以上。防污性：涂层材料聚四氟乙烯树脂表面摩擦系数低，所以不易被污染，并可以借助雨水洗净。防火性：PTFE 膜材符合所有国家的防火材料试验标准，可以代替其他屋面材料做同样的使用用途。3、膜材声学、保温、采光特性（1）声学特性单层膜材的隔音能力只有 10dB（分贝） ，因此，单层膜的气膜建筑只适用于对隔音要求不太高的活动场所。双层膜的气膜建筑隔音能力可以提高到 30dB（分贝） 。如果在膜体内加装吸音棉或者对内衬采用声学吸音结构设计，则可以进一步提高其隔音能力。（2）保温特性单层膜材料气膜建筑的保温性能大致相当于夹层玻璃的保温性，双层膜气膜建筑的保温性能比单层的提高了 45%。如果在两层膜材之间加装保温棉，其保温效果基本上与传统建筑的保温效果相同。（3）采光特性膜材本身透光而不透明，在白天，可以将直接照射的太阳光柔化为漫射光照亮室内，使得室
