氣膜體育館

氣膜建築系統的(de)内部空間中，所有因素：氣壓、溫度、濕度、新風量、照(zhào)度等，皆可(kě)按需控制，提供舒适宜人(rén)的(de)室内環境 。因此，氣膜十分(fēn)适合于各種體育場館的(de)建設。

（一）氣膜建築的(de)基本概念

氣膜建築就是采用(yòng)高(gāo)強度、高(gāo)柔性的(de)薄膜材料爲主要材料，利用(yòng)密封空間内空氣壓力支撐原理(lǐ)，将膜材的(de)外沿固定在地面基礎或者屋面結構周邊上，利用(yòng)充氣系統将大(dà)量空氣送入氣膜内部空間，當氣膜内壓力大(dà)于氣膜外壓力時，就産生一定的(de)氣壓差，氣膜内氣體就能将膜材支撐起來覆蓋在地面或者屋面上，形成大(dà)跨度的(de)無梁無柱的(de)建築空間。

（二）氣膜建築的(de)産生與發展過程

早在1917年，英國人(rén)威廉·蘭切斯特(Willian lanchester)首次提出了(le)空氣支撐式帳蓬(Air-supported camps) ，用(yòng)于野戰醫院，并申請了(le)專利，但由于當時的(de)技術條件和(hé)生産能力等原因沒有成爲現實。

直到1946年，美(měi)國的(de)瓦爾特·勃德(Walter Bird)首次建成了(le)一座利用(yòng)氣體支撐的(de)薄膜式穹頂，氣膜材料爲尼龍纖維布，用(yòng)于美(měi)國軍用(yòng)雷達防護罩(Radar dome)。

美(měi)國于1963年在紐約建成了(le)世界上第一座氣膜網球館，40多(duō)年來，世界各地（主要在歐美(měi)地區）構建了(le)數萬個不同大(dà)小的(de)氣膜建築。

（三）氣膜建築空氣支撐原理(lǐ)

氣膜建築是用(yòng)特殊的(de)建築膜材做(zuò)外殼，配備一套智能化(huà)的(de)機電設備在氣膜建築内部提供空氣的(de)正壓把氣膜建築主體支撐起來的(de)一種建築結構系統。一套完整的(de)氣膜建築還包括了(le)照(zhào)明(míng)系統和(hé)門禁系統， 

氣膜内外的(de)氣壓差不僅不會對人(rén)體有任何不良的(de)影(yǐng)響，相反，由于氣膜内空氣含氧量大(dà)于氣膜外空氣含氧量，因而，在氣膜建築内進行運動，其空氣環境對人(rén)們是有幫助的(de)。

通(tōng)常氣膜内外氣壓差約爲250～500Pa，約0.0025～0.005個大(dà)氣壓（1大(dà)氣壓=10⁶Pa）。

1、氣膜建築的(de)安全性
氣膜結構通(tōng)常内外氣壓差爲250Pa，約0.0025個大(dà)氣壓（相當于正常建築1層與9層的(de)氣壓差）
氣膜建築是采用(yòng)内外氣壓差支撐的(de)新型建築結構，在安全範圍内，氣膜内部空間的(de)氣壓 越大(dà)，能夠抵禦的(de)風荷載，雪(xuě)荷載的(de)能力也(yě)越高(gāo)，從而氣膜建築産生形變的(de)可(kě)能性就越小，也(yě)就越安全。
例如，氣壓在1.75英寸水(shuǐ)柱時會跟承受每小時80英裏的(de)風相當。如果壓力不能到達抵抗風雪(xuě)的(de)安全值，結構就有坍塌的(de)危險 。
氣膜建築的(de)主入口，全面滿足人(rén)員和(hé)車輛的(de)進出。所有出入口全部釆用(yòng)模塊設計，并嚴格遵循北(běi)美(měi)規範，牢固、安全。
假若氣膜建築因不可(kě)抗拒因素發生意外導緻緩慢(màn)坍塌，則氣膜屋面下(xià)降到據地面2米所需的(de)時間不會少于30分(fēn)鍾，保證足夠逃生時間。
建築備用(yòng)入口可(kě)配旋轉門、應急門(消防出入口)、雙開門以及氣鎖式通(tōng)道。當緊急情況發生時，由内部外推即可(kě)出門, 從建築物(wù)内迅速撤出，保證人(rén)員安全。
2、氣膜建築經濟性
傳統結構建築，随著(zhe)跨度的(de)增加，單位面積建造成本會呈幾何倍數增加；
氣膜建築恰好相反，随著(zhe)跨度的(de)增大(dà)（最大(dà)可(kě)達180米），單位面積建造費用(yòng)呈下(xià)降趨勢。（超過30米跨度時，氣膜建築的(de)建設成本可(kě)以比傳統建築降低50%以上。）
氣膜建築的(de)空調和(hé)采暖能耗大(dà)大(dà)低于傳統建築。
30多(duō)年跟蹤記錄，全球超過1000個成功案例顯示，氣膜建築空調和(hé)采暖所需的(de)能耗僅爲傳統建築的(de) 10% → 30%。氣膜建築後期基本不需要維護，爲持續性高(gāo)水(shuǐ)準，低成本經營提供保障。
北(běi)美(měi)和(hé)歐洲公認綠色節能建築(LEED)
熱反射系數（SR 85%）和(hé)散熱系數性能（IE 83%）
氣膜結構密閉性
良好的(de)保溫材料（R-Value）
3、氣膜建築舒适性
在傳統建築中，建築内部的(de)氣壓、濕度、新風量等因素不可(kě)人(rén)爲控制。
氣膜建築系統的(de)内部空間中，所有因素：氣壓、溫度、濕度、新風量、照(zhào)度等，皆可(kě)按需控制，提供舒适宜人(rén)的(de)室内環境 。
有效的(de)利用(yòng)膜材對光(guāng)的(de)高(gāo)反射率爲建築内部提供均勻、無晃眼的(de)照(zhào)明(míng)效果
搭配使用(yòng)透光(guāng)膜(透光(guāng)率25%)達到日間充分(fēn)利用(yòng)自然光(guāng)的(de)效果
獨特照(zhào)明(míng)設計，将光(guāng)源直射到内膜并形成真正的(de)二次反射照(zhào)明(míng)
懸吊式二次反光(guāng)照(zhào)明(míng)
整體節約30%的(de)照(zhào)明(míng)費用(yòng)
提供100%的(de)光(guāng)照(zhào)效果
漫射光(guāng)照(zhào)度均勻 無眩光(guāng)
無論是網球 籃球還是對照(zhào)明(míng)要求苛刻的(de)羽毛球運動都可(kě)完全滿足它們對燈光(guāng)的(de)需要
全面滿足各項體育比賽的(de)照(zhào)度要求
4.氣膜建築便捷性
氣膜建築系統是大(dà)型場館的(de)建築提供最快(kuài)速靈活的(de)建築方式
現場施工不超過一周，這是任何建築結構都無法達到的(de)，同理(lǐ)也(yě)爲您節省工程管理(lǐ)的(de)成本
建築方式的(de)靈活可(kě)滿足客戶多(duō)種需求，對基礎要求低，自重輕可(kě)建築于原有建築之上，可(kě)随時搬遷。

（五）膜材

1、膜材簡介

用(yòng)于氣膜建築的(de)膜材是一種具有高(gāo)強度、柔韌性好的(de)薄膜材料，是由纖維編織成織物(wù)基材，再在基材兩面以樹脂爲塗層材料加工固定而成的(de)材料。薄膜中心的(de)織物(wù)基材分(fēn)爲聚脂纖維和(hé)玻璃纖維兩種，而作爲塗層使用(yòng)的(de)樹脂有聚氯乙烯樹脂（PVC）和(hé)聚四氟乙烯樹脂（PTFE），在物(wù)理(lǐ)、力學性能上，織物(wù)基材和(hé)塗層分(fēn)别影(yǐng)響氣膜建築的(de)下(xià)列功能：

（1）織物(wù)基材影(yǐng)響：抗拉強度、抗撕裂強度、耐熱性、耐久性、防火性等；

（2）塗層材料影(yǐng)響：耐候性、防污性、加工性、耐水(shuǐ)性、透光(guāng)性等。             

2、膜材的(de)選擇   

可(kě)用(yòng)于氣膜建築的(de)膜材主要有PVC膜（含PVDF膜）和(hé)PTEF膜。膜材的(de)選擇要考慮建築規模大(dà)小、用(yòng)途、形式、使用(yòng)年限、經費預算(suàn)等綜合因素。

（1）PVC膜（PVC-Coated Polyester）

PVC膜材在材料和(hé)加工性能方面比PTFE膜材便宜，且具有材質柔軟、易加工的(de)優點。但是，在強度、耐用(yòng)年限、防火性等性能方面都比PTFE膜材差。PVC膜材是由聚脂纖維織物(wù)加上PVC塗層（聚氯乙烯）而成。一般建築用(yòng)的(de)膜材是在PVC塗層材料的(de)表面處理(lǐ)上，塗以數微米厚的(de)亞克力樹脂（Acrylic），以改善其防污性。但是，這樣的(de)材料經過數年以後就會變色、污損、強度下(xià)降。一般PVC膜材的(de)耐用(yòng)年限，依據環境的(de)不同，在5～8年之間。爲了(le)改善PVC膜材的(de)耐候性，近年來已經研究出一種新的(de)表面處理(lǐ)工藝，就是用(yòng)氟素系樹脂在PVC塗層材料的(de)表面處理(lǐ)上做(zuò)塗層，以改善其耐候性和(hé)防污性。

比如，在PVC膜材的(de)表面處理(lǐ)上，用(yòng)PVDF（二氟化(huà)樹脂，Polyvinglidene Fluoride）樹脂做(zuò)塗層進行表面處理(lǐ)，生成的(de)膜材叫PVDF膜。PVDF膜材與一般的(de)PVC膜材相比，耐用(yòng)年限可(kě)以改善至7～10年。

（2）PTFE膜材（PTFE -Coated Fiberglass）

PTFE膜材是在超細玻璃纖維織物(wù)上塗以聚四氟乙烯樹脂而成的(de)薄膜材料。它的(de)最大(dà)的(de)特征就是耐久性、防火性、防污染性高(gāo)。但與PVC膜材相比，材料費與加工費都高(gāo)，且柔軟性低，在施工上爲了(le)避免玻璃纖維被折斷，必須采用(yòng)專門的(de)施工技術和(hé)專用(yòng)工具。

耐久性：PTFE塗層材料對酸堿等化(huà)學物(wù)質及紫外線非常安定，不易發生變色和(hé)破裂。玻璃纖維經過長期使用(yòng)後，不會發生強度劣化(huà)或張力降低問題。膜材顔色一般爲白色、透光(guāng)率高(gāo)，耐久性在30年以上。

防污性：塗層材料聚四氟乙烯樹脂表面摩擦系數低，所以不易被污染，并可(kě)以借助雨(yǔ)水(shuǐ)洗淨。

防火性：PTFE膜材符合所有國家的(de)防火材料試驗标準，可(kě)以代替其他(tā)屋面材料做(zuò)同樣的(de)使用(yòng)用(yòng)途。

3、膜材聲學、保溫、采光(guāng)特性

（1）聲學特性

單層膜材的(de)隔音(yīn)能力隻有10dB（分(fēn)貝），因此，單層膜的(de)氣膜建築隻适用(yòng)于對隔音(yīn)要求不太高(gāo)的(de)活動場所。雙層膜的(de)氣膜建築隔音(yīn)能力可(kě)以提高(gāo)到30dB（分(fēn)貝）。如果在膜體内加裝吸音(yīn)棉或者對内襯采用(yòng)聲學吸音(yīn)結構設計，則可(kě)以進一步提高(gāo)其隔音(yīn)能力。

（2）保溫特性

單層膜材料氣膜建築的(de)保溫性能大(dà)緻相當于夾層玻璃的(de)保溫性，雙層膜氣膜建築的(de)保溫性能比單層的(de)提高(gāo)了(le)45%。如果在兩層膜材之間加裝保溫棉，其保溫效果基本上與傳統建築的(de)保溫效果相同。

（3）采光(guāng)特性

膜材本身透光(guāng)而不透明(míng)，在白天，可(kě)以将直接照(zhào)射的(de)太陽光(guāng)柔化(huà)爲漫射光(guāng)照(zhào)亮室内，使得(de)室内采光(guāng)均勻、柔和(hé)、不産生眩光(guāng)，如果加裝保溫棉或者避光(guāng)材料，可(kě)以完全屏蔽外界的(de)光(guāng)線。

（六）配套系統

1、基礎錨固與連接系統

氣膜建築膜體的(de)下(xià)沿與基礎梁的(de)連接，用(yòng)專用(yòng)的(de)鋼質夾具壓邊，用(yòng)镙栓連接到基礎梁中預埋的(de)錨杆上，再将鋼纜穩定（應力控制）系統連接到錨杆上。

2、新風調節系統

一般配備兩台主風機，室内需要新風時，兩台風機同時運轉，保證新風量的(de)供應，滿足室内人(rén)員呼吸新鮮空氣的(de)需要；室内沒有人(rén)活動時，隻開一台主風機，提供足夠的(de)内外氣壓差，保證氣膜建築正常工作，同時，爲用(yòng)戶盡量節省電能。另外配備一台備用(yòng)風機，當主風機發生故障時，啓動備用(yòng)風機。

3、備用(yòng)電源

爲了(le)保證氣膜建築全天候地工作，配備一台功率相匹配的(de)燃油發電機組。當市電停電時，由控制系統（或者人(rén)工）啓動。

4、制冷(lěng)與供暖系統

根據用(yòng)戶對制冷(lěng)、供暖的(de)不同需要和(hé)氣膜建築面積的(de)大(dà)小，靈活配備中央空調系統或者分(fēn)體空調系統，北(běi)方地區還可(kě)以利用(yòng)地熱、用(yòng)鍋爐自燒熱水(shuǐ)等方式供暖。

5、照(zhào)明(míng)系統

根據用(yòng)戶不同的(de)使用(yòng)目的(de)，設計懸吊二次反射式照(zhào)明(míng)系統（無眩光(guāng)）或者懸吊直射式照(zhào)明(míng)系統（有眩光(guāng)）。

6、門禁系統

根據氣膜建築的(de)不同用(yòng)途，在人(rén)員入口處配置旋轉門或者氣鎖門，在設備入口處配置氣鎖門，另外配置1～3個應急疏散門（簡稱應急門）。旋轉門和(hé)氣鎖門均采用(yòng)高(gāo)強度的(de)鋁合金材料或者不鏽鋼材料制作而成，既堅固耐用(yòng)又氣派堂皇。氣鎖門是雙層門，有一個壓力平衡室，還采用(yòng)了(le)自動電磁閉合裝置，有效地防止了(le)氣體的(de)洩漏。

7、智能控制系統

智能控制系統将新風調節系統、制冷(lěng)與供暖系統、備用(yòng)發電機組、室内外環境監測系統集成于一體，對氣膜建築進行全方位的(de)智能化(huà)控制，如果能配備一台PC機，還可(kě)以實現無人(rén)值守的(de)遠程控制。可(kě)以根據内部溫度、外部風速等參數，對風機的(de)速度、制冷(lěng)和(hé)供暖量進行調節。在節能的(de)前提下(xià)，達到最佳的(de)舒适狀态。

三、氣膜建築的(de)應用(yòng)

氣膜建築的(de)應用(yòng)範圍很廣，主要有：

體育産業：網球館、羽毛球館、綜合訓練館、遊泳館、高(gāo)爾夫練習館；

旅遊文化(huà)：演藝館、婚慶喜宴館、會議中心、兒童樂園、博物(wù)館、展覽館；

工業環保：垃圾及污染物(wù)處理(lǐ)場、建築工地無塵施工、密封的(de)無塵車間、需要收集氣體的(de)化(huà)工車間；

其他(tā)：軍事設施、倉儲等