空间膜结构设计：膜结构概念、起源和发展

空间膜结构设计：膜结构概念、起源和发展

膜结构(Membrane Structure)，也即张拉膜结构(Tesioned Membrane Structure)，是依靠膜材自身的张拉力和特殊的几何形状而构成的稳定的承力体系。膜只能承受拉力而不能受压和弯曲，其曲面稳定性是依靠互反向的曲率来保障，因此需制作成凹凸的空间曲面，故习惯上又称空间膜结构。

古老的膜结构在公元前几千年就已经出现，最早是由天然枝条和兽皮搭成的帐篷(Pavilion)，然后发展到由铁木和帆布制作成各种各样的形状。但是，从欧洲古罗马帝国、中国汉朝时代到十九世纪末，膜结构几乎处于一个停滞发展的阶段。直到第二次工业革命,化学工业和工程力学迅速发展，高分子合成材料技术得到大力改进，膜材料摆脱茹毛饮血的状况,现代膜结构才开始蓬勃发展。另外，两次世界大战也加快了膜结构的发展。

1917年美国兰彻斯特建议利用新发明的电力鼓风机将膜布吹胀，作野战医院，但没有真正成为使用的产品。1946年，一位名为贝尔德的人为美国军方做了一个直径 15m圆形充气的雷达罩，由此而衍生出了新的膜结构工业产业。最受人注目的是1967年Frei Otto设计的加拿大蒙特利尔博览会上的西德馆，其以轻质透明有机织片作为顶部结构，开了膜结构商业化的先河。1970年日本大阪万国博览会上一座气承式膜结构的拟椭圆形美国馆(尺寸140×83.5m)，首次采用了聚氯乙烯(PVC)涂层的玻璃纤维织物，这是世界上第一个大跨度的膜结构。以后，膜结构象雨后春笋，迅速发展。

膜结构的发展总是和膜材(Membrane Material)的进步分不开的，下面先介绍膜材料。