在現(xiàn)代建筑領(lǐng)域，氣枕式膜結(jié)構(gòu)以其獨(dú)特的魅力和創(chuàng)新性，逐漸成為眾多大型建筑與特色建筑的優(yōu)先選擇。今天佛蘭空間將帶您了解氣枕式膜結(jié)構(gòu)的定義、造型原理、應(yīng)用場景、特點(diǎn)及其著名案例。

一、什么是氣枕式膜結(jié)構(gòu)

 

氣枕式膜結(jié)構(gòu)，一般指由多個氣枕單元集合而成的結(jié)構(gòu)體系，每個氣枕單元的膜面形成封閉曲面及密閉空間，其周邊固定于剛性骨架上。

 

一般采用ETFE膜材料或柔性PVC膜材，由多個獨(dú)立充氣的氣枕拼接而成，每個氣枕都是雙層（多層）膜結(jié)構(gòu)，通過內(nèi)部充氣使其形成氣枕并具有一定剛度以抵抗外部荷載，自身僅起到圍護(hù)結(jié)構(gòu)的作用。

 

二、氣枕式膜結(jié)構(gòu)的基本造型

 

1、平面型氣枕式膜結(jié)構(gòu)

?造型特點(diǎn)

 

由單層或多層膜材組成扁平或略微起伏的氣枕單元。通常采用矩形、菱形或多邊形平面拼接，形成規(guī)則網(wǎng)格布局。結(jié)構(gòu)簡潔，適用于標(biāo)準(zhǔn)化模塊化設(shè)計(jì)。

 

 

?優(yōu)勢

 

?施工便捷：單元形狀規(guī)則，易于工廠預(yù)制和現(xiàn)場安裝。

 

?成本可控：平面膜材裁剪和加工難度低，材料損耗少。

 

?透光均勻：適合需要大面積均勻采光的場所（如溫室、天窗）。

 

?維護(hù)方便：單個氣枕損壞時易于更換，不影響整體結(jié)構(gòu)。

2、曲面型氣枕式膜結(jié)構(gòu)

 

?造型特點(diǎn)

 

通過充氣壓差形成雙曲率曲面（如馬鞍形、球形或自由曲面）。曲面造型可增強(qiáng)結(jié)構(gòu)剛度，有效分散風(fēng)壓和雪荷載。動態(tài)感強(qiáng)，適合標(biāo)志性建筑的外觀設(shè)計(jì)。

 

 

?優(yōu)勢

 

?力學(xué)性能優(yōu)異：曲面形態(tài)自然抵抗外部荷載，跨度可達(dá)百米以上。

 

?空間表現(xiàn)力強(qiáng)：流線型外觀賦予建筑未來感（如體育場、展館）。

 

?環(huán)境適應(yīng)性好：曲面排水順暢，不易積雪積灰。

 

?聲學(xué)優(yōu)化：曲面反射聲波，適合音樂廳等對聲學(xué)要求高的場所。

 

3、拱頂型氣枕式膜結(jié)構(gòu)

 

?造型特點(diǎn)

 

由連續(xù)的拱形氣枕單元構(gòu)成，形成半圓形或拋物線穹頂。通常采用雙層膜結(jié)構(gòu)，中間充氣形成保溫空腔。適合需要大空間無柱覆蓋的場所（如體育館、宗教建筑）。

 

 

?優(yōu)勢

 

?跨度能力突出：拱形結(jié)構(gòu)可將荷載傳遞至基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)百米級無柱空間。

 

?節(jié)能高效：穹頂內(nèi)部形成熱空氣緩沖層，降低冬季供暖能耗。

 

?視覺震撼：拱頂空間恢弘，適合營造神圣或慶典氛圍。

 

?抗風(fēng)雪能力強(qiáng)：弧形表面不易積雪，防風(fēng)壓性能優(yōu)于平頂結(jié)構(gòu)。

 

 

三、氣枕式膜結(jié)構(gòu)的工作原理

 

氣枕式膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性依賴于內(nèi)部氣壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

 

1、智能充氣系統(tǒng)

? 工作壓力：0.2~0.5kPa（風(fēng)機(jī)持續(xù)供氣）

? 動態(tài)調(diào)節(jié)：根據(jù)荷載自動補(bǔ)償氣壓波動

? 安全冗余：配備備用電源防止斷電

 

2、氣密性設(shè)計(jì)

? 邊緣處理：鋁合金/鋼結(jié)構(gòu)密封固定

? 多層防護(hù)：主密封+二次防水層設(shè)計(jì)

? 檢漏標(biāo)準(zhǔn)：氣壓損失＜5%/24小時

3、智能控制系統(tǒng)

? 實(shí)時監(jiān)測：氣壓/溫度/荷載傳感器網(wǎng)絡(luò)

? 自動響應(yīng)：強(qiáng)風(fēng)時自動增壓至0.7kPa

? 遠(yuǎn)程管理：支持物聯(lián)網(wǎng)平臺監(jiān)控

 

四、氣枕式膜結(jié)構(gòu)的應(yīng)用場景

 

氣枕式膜結(jié)構(gòu)憑借其輕量化、高透光性和可塑性，被廣泛應(yīng)用于以下領(lǐng)域：

 

1、體育場館

◆ 北京"水立方"：3000+ETFE氣枕單元，透光率95%

◆ 慕尼黑安聯(lián)球場：動態(tài)變色氣枕外立面

◆ 大跨度無柱空間，完美覆蓋觀眾席

 

2、商業(yè)建筑

◆ 新加坡"星耀樟宜"：穹頂氣枕引入自然光

◆ 購物中心中庭：輕量化采光頂

◆ 機(jī)場航站樓：節(jié)能透光屋面系統(tǒng)

 

3、生態(tài)建筑

◆ 英國伊甸園工程：模擬熱帶氣候的生態(tài)穹頂

◆ 植物園溫室：優(yōu)化光照的智能氣枕系統(tǒng)

◆ 生態(tài)餐廳：可調(diào)控透光率的種植屋面

 

4、臨時建筑

◆ 展覽館：可快速搭建的充氣式展棚

◆ 應(yīng)急設(shè)施：災(zāi)后臨時醫(yī)院/避難所

◆ 活動場館：模塊化氣枕拼接結(jié)構(gòu)

 

5、城市景觀

◆ 互動藝術(shù)裝置：響應(yīng)式燈光氣枕

◆ 城市遮陽棚：自清潔膜結(jié)構(gòu)

◆ 地標(biāo)構(gòu)筑物：異形氣枕雕塑

 

 

五、氣枕式膜結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

核心優(yōu)勢

 

?輕質(zhì)高強(qiáng)：重量僅為玻璃的1/30-1/50，抗風(fēng)壓/雪荷載優(yōu)異

?高透光性：ETFE透光率90%~95%，顯著節(jié)約照明能耗

?節(jié)能環(huán)保：氣枕空腔智能調(diào)節(jié)，降低建筑能耗

?造型自由：柔性材質(zhì)實(shí)現(xiàn)雙曲率曲面設(shè)計(jì)

?自潔性：防粘涂層+雨水沖刷，維護(hù)成本↓30%

 

注意事項(xiàng)

?初期成本：ETFE膜材及智能系統(tǒng)造價較高

?系統(tǒng)依賴：需持續(xù)供氣，電力中斷影響穩(wěn)定性

?維護(hù)要求：5-8年更換密封條，定期檢查膜面

?隔音局限：單層氣枕隔音較弱，需復(fù)合隔音層

 

六、著名氣枕式膜結(jié)構(gòu)案例

1、北京國家游泳中心“水立方”

水立方，2008年北京奧運(yùn)會的標(biāo)志性建筑之一。其外立面由3000多個氣枕組成，每個氣枕都是雙層ETFE膜結(jié)構(gòu)，通過充氣形成獨(dú)特的“水泡”造型，不僅美觀大方，還具有良好的保溫隔熱和透光性能。

 

▲圖片源于網(wǎng)絡(luò)

 

2、慕尼黑安聯(lián)球場

 

德國慕尼黑安聯(lián)體育場建成于2005年，是一座可容納67000人的足球場，也是世界上最著名的ETFE膜結(jié)構(gòu)運(yùn)動場之一。項(xiàng)目平面尺寸258m×227m，結(jié)構(gòu)高度50m，下部支承結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土框架體系，屋面采用大跨度懸挑平面桁架體系。采用2874塊菱形ETFE雙層氣枕作為屋面和墻面的外圍護(hù)體系，膜材厚度為200μm，ETFE總展開面積達(dá)到26000㎡。ETFE氣枕外膜，可變換紅、藍(lán)、白三色燈光，是全球首個可變色體育場。

▲圖片源于網(wǎng)絡(luò)

 

3、新加坡“星耀樟宜”

 

星耀樟宜機(jī)場（Jewel）是一個世界級多面相生活方式的據(jù)點(diǎn)，由花園和景點(diǎn)、零售和餐飲、酒店以及機(jī)場運(yùn)營設(shè)施等眾多項(xiàng)目組成。它擁有標(biāo)志性的玻璃和鋼結(jié)構(gòu)外墻，總建筑面積達(dá)135,700平方米，是世界最大室內(nèi)瀑布與穹頂氣枕結(jié)構(gòu)，營造熱帶雨林氛圍。

▲圖片源于Lighting Planners Associates

 

 

 

4、英國伊甸園

 

英國“伊甸園”溫室項(xiàng)目是世界上第一個大型ETFE氣枕式膜結(jié)構(gòu)建筑，結(jié)構(gòu)主承重體系由八個半徑為18m-65m的六角形鋼管穹頂構(gòu)成，覆蓋三層ETFE氣枕膜結(jié)構(gòu)，氣枕形狀有六邊形、五邊形，其中六邊形單元的直徑為5m-11m，總用膜面積達(dá)到29200㎡。該項(xiàng)目的成功建設(shè)，為ETFE膜結(jié)構(gòu)在世界范圍內(nèi)的推廣應(yīng)用起到了示范和促進(jìn)作用。

 

▲圖片源于網(wǎng)絡(luò)

 

5、瑞士蘇黎世Masoala雨林展館

 

瑞士蘇黎世Masoala雨林展館于2002年建成，長120m，跨度90m，主體承重結(jié)構(gòu)采用10榀平行的桁架拱，屋頂和墻面采用54個長條形三層ETFE膜結(jié)構(gòu)氣枕作為覆蓋體系，氣枕寬度4m，長度約52m，ETFE氣枕總面積達(dá)到14600㎡。

▲圖片源于網(wǎng)絡(luò)

 

6、于家堡高鐵站

 

國際最大單殼體膜結(jié)構(gòu)，其雙螺旋穹頂由783個大小不同的ETFE氣枕組成，長143米，寬80米，形成了獨(dú)特的“貝殼”造型。該設(shè)計(jì)不僅美觀，還解決了大跨度空間的保溫、透光和隔熱難題，同時配置了消防熔斷系統(tǒng)，確保了消防安全。

▲圖片源于網(wǎng)絡(luò)

 

氣枕式膜結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，打破了傳統(tǒng)建筑“重、剛、閉”的固有形態(tài)，以“輕、柔、透”的特性為建筑設(shè)計(jì)提供了無限可能。從“水立方”的水泡到“伊甸園”的穹頂，氣枕式膜結(jié)構(gòu)不僅是建筑技術(shù)的突破，更是人類對“與自然共生”建筑理念的實(shí)踐——用柔性的膜材、隱形的空氣，構(gòu)建出更貼近自然的建筑空間。

 

▲圖片源于Lighting Planners Associates

 

未來，隨著技術(shù)的進(jìn)一步成熟，氣枕式膜結(jié)構(gòu)有望成為大型公共建筑、生態(tài)建筑的主流選擇，為城市增添更多“會呼吸的”柔性地標(biāo)。

 

以上就是關(guān)于氣枕式膜結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)有限公司，一家專業(yè)從事空間結(jié)構(gòu)建筑一體化的公司，在惠州設(shè)有專業(yè)膜材制作加工生產(chǎn)基地，擁有一批國內(nèi)外最早從事膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)師、裁剪師和一支技術(shù)嫻熟的安裝隊(duì)伍。

16年來我們致力于膜結(jié)構(gòu)建筑前沿領(lǐng)域的開發(fā)和應(yīng)用，專項(xiàng)研發(fā)了一系列具有針對性的屋蓋系統(tǒng)，并獲得多項(xiàng)專利產(chǎn)品，已為1000+客戶在相關(guān)體育設(shè)施體育領(lǐng)域（體育看臺、球場、健康驛站等）、公共設(shè)施領(lǐng)域（商業(yè)、文化、娛樂、景觀、交通等）、環(huán)保設(shè)施領(lǐng)域（煤棚、污水池除臭罩、污染地塊修復(fù)等）、工業(yè)設(shè)施領(lǐng)域（倉庫、廠房等）提供集設(shè)計(jì)、施工、安裝、維護(hù)為一體的鋼膜結(jié)構(gòu)、屋蓋系統(tǒng)工程服務(wù)。