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上海世博會世博軸看臺膜結構的方案概念設計是德國SBA 事務所,其膜結構設計、檢測驗收嚴格遵循國家和地方膜結構標準。針對這一工程,同濟大學進行了包括結構體系、材料、節(jié)點、連接件等系列的理論和試驗研究,確保了工程的順利建設和安全運行。這一項目的成功建成標志了中國膜結構技術達到了國際先近水平。上海世博會中,日本館無疑是很有意義的看臺膜結構,它采用輕鋼框架支承的雙層ETFE氣枕 ,高約24m,建筑面積約6000m2。在國際上受次在ETFE氣枕中集成了非晶太陽能電池,其發(fā)電能力為20~30 kW。恰由于此,用膜結構可以創(chuàng)景觀膜結構建筑造出傳統(tǒng)建筑體系無法實現(xiàn)的設計方案。ETFE薄膜上涂有Ti02光催化涂層并附著柔性光伏太陽能薄膜。
膜材很重要的特點是材質輕,這一特點決定了其很適宜采用輕型支承結構體系。但盡管如此,早期國內大型看臺膜結構建筑中很多仍然采用了重型鋼結構桁架體系。隨著看臺膜結構的普及應用,也客觀上推動了我國索張拉結構體系的研究、發(fā)展和應用,這一點可以明顯地觀察到。如今廣泛使用的看臺膜材料能很好地滿足對于防火的需求,具有卓越的阻燃和耐高溫性能,達到法國、德國、美國、日本等多國標準。移動屋蓋能夠滿足建筑物多功能的要求,可以使建筑物按需要成為體育場、體育館或展覽館等。
早期采用PVC的大型看臺膜結構體育場近幾年不同程度地出現(xiàn)了局部損壞等現(xiàn)象,如青島頤中體育場、安徽蕪湖體育場等;5~3m的弧形圓柱曲面,內壓高達到10kPa,為整個膜面提供骨架支撐作用。采用PTFE的上海世博會世博軸也因頻繁變更用途、進行改造,膜面也出現(xiàn)了較多的局部破損;也有像虹口足球場遭遇局部火災、上海八萬人體育場因冰災導致的膜面局部破壞事故等。在發(fā)展了二十多年后,膜結構的檢測、修復和更換問題已經日益重要,需要引起看臺膜結構領域的研究者和從業(yè)者更多的關注和重視。
看臺的布置對體育場的造型有很大影響,對稱看臺與非對稱看臺的設計會導致差異很大的。由于視線剖面設計要保證視線設計的通視,即視線無遮擋,所以看臺首排高度的確定將直接影響看臺每排的高度數(shù)值??磁_的首排高度越高視線越陡,看臺的每排升高值和排距會增加,場館的高度也會增加,體量會增大。在過去二十多年里,建筑看臺膜結構在我國的應用取得了爆發(fā)性增長,包含膜結構的材料、設計、制作、安裝、檢測監(jiān)測等在內的全產業(yè)鏈也已發(fā)展形成。而看臺的首排高度越低則相反。