張拉膜是建筑結(jié)構(gòu)中最新發(fā)展起來的一種形式，自從1970年代以來， 膜結(jié)構(gòu)在國外已逐漸應(yīng)用于體育建筑、商場、展覽中心、交通服務(wù)設(shè)施等大跨度建筑中。

索膜結(jié)構(gòu)作為新的建筑形式于本世紀(jì)五十年代在國際上開始出現(xiàn)，至今已有六十多年的歷史，特別是到了七十年代以后，膜結(jié)構(gòu)的應(yīng)用得到了迅速發(fā)展。膜結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)為建筑師們提供了超出傳統(tǒng)建筑模式以外的新選擇。膜結(jié)構(gòu)一改傳統(tǒng)建筑材料而使用膜材，其重量只是傳統(tǒng)建筑的三十分之一。而且膜結(jié)構(gòu)可以從根本上克服傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)在大跨度（無支撐）建筑上實(shí)現(xiàn)時(shí)所遇到的困難，可創(chuàng)造巨大的無遮擋的可視空間。其造型自由輕巧、阻燃、制作簡易、安裝快捷、節(jié)能、易于、使用安全等優(yōu)點(diǎn)，因而使它在世界各地受到廣泛應(yīng)用。夜晚，建筑物內(nèi)的燈光透過屋蓋的膜照亮夜空，建筑物的體型顯現(xiàn)出夢幻般的效果。這種結(jié)構(gòu)形式特別適用于大型體育場館、入口廊道、公眾休閑娛樂廣場、展覽會(huì)場、購物中心等領(lǐng)域。

張拉膜結(jié)構(gòu)(Tesioned Membrane Structure) ，是依靠膜自身的張拉應(yīng)力與支撐桿和拉索共同構(gòu)成機(jī)構(gòu)體系。張拉膜結(jié)構(gòu)特別適合用來建造城市標(biāo)志性建筑的屋頂，如體育與娛樂性場館，需有廣告效應(yīng)的商場、餐廳等。城市的交通樞紐是城市命脈的關(guān)鍵性建筑，使用功能要求建筑物各組成單元的標(biāo)志明確。這類建筑越來越多采用膜結(jié)構(gòu)。建筑膜材料的使用壽命為 25 年以上。建成于 1973 年的美國加州 La Verne 大學(xué)的學(xué)生活動(dòng)中心是已有 23 年歷史的張拉膜結(jié)構(gòu)建筑．跟蹤測試與材料的加載與加速氣候變化的試驗(yàn)，證明它的膜材料的力學(xué)性能與化學(xué)穩(wěn)定性指標(biāo)下降了 20 %至 30 %，但仍可正常使用。膜的表層光滑，具有彈性，大氣中的灰塵、化學(xué)物質(zhì)的微粒極難附著與滲透，經(jīng)雨水的沖刷建筑膜可恢復(fù)其原有的清潔面層與透光性。

索膜結(jié)構(gòu)作為一種建筑體系所具有的特性主要取決于其獨(dú)特的形態(tài)及膜材本身的性能。恰由于此，用膜結(jié)構(gòu)可以創(chuàng)造出傳統(tǒng)建筑體系無法實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)方案。

⒈輕質(zhì)：張力結(jié)構(gòu)自重小的原因在于它依靠預(yù)應(yīng)力形態(tài)而非材料來保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。從而使其自重比傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)的小得多，但卻具有良好的穩(wěn)定性，建筑師可以利用其輕質(zhì)大跨的特點(diǎn)設(shè)計(jì)和組織結(jié)構(gòu)細(xì)部構(gòu)件，將其輕盈和穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)特性有機(jī)地統(tǒng)一起來。

⒉透光性：透光性是現(xiàn)代膜結(jié)構(gòu)最被廣泛認(rèn)可的特性之一。膜材的透光性可以為建筑提供所需的照度，這對于建筑節(jié)能十分重要。對于一些要求光照多且亮度高的商業(yè)建筑等尤為重要。通過自然采光與人工采光的綜合利用，膜材透光性可為建筑設(shè)計(jì)提供更大的美學(xué)創(chuàng)作空間。夜晚，透光性將膜結(jié)構(gòu)變成了光的雕塑。

膜材透光性是由它的基層纖維、涂層及其顏色所決定的。標(biāo)準(zhǔn)膜材的光譜透射比在10%~20%之間，有的膜材的光譜透射比可以達(dá)到40%，而有的膜材則是不透光的。膜材的透光性及對光色的選擇可以通過涂層的顏色或是面層顏色來調(diào)節(jié)。

通過膜材和透光保溫材料的適當(dāng)組合，可以使含保溫層的多層膜具有透光性。即使光譜透射只有幾個(gè)百分點(diǎn)，膜屋面對于人眼來說依然是發(fā)亮和透光的，具有輕型屋面的觀感。

⒊柔性：張拉膜結(jié)構(gòu)不是剛性的，其在風(fēng)荷載或雪荷載的作用下會(huì)產(chǎn)生變形。膜結(jié)構(gòu)通過變形來適應(yīng)外荷載，在此過程中荷載作用方向上的膜面曲率半徑會(huì)減小，直至能更有效抵抗該荷載。

張拉結(jié)構(gòu)的靈活性使其可以產(chǎn)生很大的位移而不發(fā)生永久性變形。膜材的彈性性能和預(yù)應(yīng)力水平?jīng)Q定了膜結(jié)構(gòu)的變形和反應(yīng)。適應(yīng)自然的柔性特點(diǎn)可以激發(fā)人們的建筑設(shè)計(jì)靈感。

不同的膜材的柔性程序也不相同，有的膜材柔韌性極佳，不會(huì)因折疊而產(chǎn)生脆裂或是破損，這樣的材料是有效實(shí)現(xiàn)可移動(dòng)、可展開結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)和前提。

⒋雕塑感：張拉膜結(jié)構(gòu)的獨(dú)特曲面外形使其具有強(qiáng)烈的雕塑感。膜面通過張力達(dá)到自平衡。負(fù)高斯膜面高低起伏具有的平衡感使體型較大的結(jié)構(gòu)看上去像擺脫了重力的束縛般輕盈地飄浮于天地之間。無論室內(nèi)還是室外這種雕塑般的質(zhì)感都令人激動(dòng)。

張拉膜結(jié)構(gòu)可使建筑師設(shè)計(jì)出各種張力自平衡、復(fù)雜且生動(dòng)的空間形式。在一天內(nèi)隨著光線的變化，雕塑般的膜結(jié)構(gòu)通過光與影而呈現(xiàn)出不同的形態(tài)。日出和日落時(shí)，低入射角度的光線將突現(xiàn)屋頂?shù)那屎透〉裥Ч栁挥谶h(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)，膜結(jié)構(gòu)的流線型邊界在地面上投入彎彎曲曲的影子。利用膜材的透光性和反射性，經(jīng)過設(shè)計(jì)的人工燈光也可使膜結(jié)構(gòu)成為光的雕塑。

⒌安全性：按照現(xiàn)有的各國規(guī)范和指南設(shè)計(jì)的的輕型張拉膜結(jié)構(gòu)具有足夠的安全性。輕型結(jié)構(gòu)在地震等水平荷載作用下能保持很好的穩(wěn)定性。

由于輕型結(jié)構(gòu)自重較輕，即使發(fā)生意外坍塌，其危險(xiǎn)性也較傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)小。膜結(jié)構(gòu)發(fā)生撕裂時(shí)，若結(jié)構(gòu)布置能保證桅桿、梁等剛性支承構(gòu)件不發(fā)生坍塌，其危險(xiǎn)性會(huì)更小。

膜結(jié)構(gòu)的柔性使其在任一荷載作用下均以最有利的形態(tài)承載。當(dāng)然，結(jié)構(gòu)的布置和形狀要根據(jù)荷載情況來進(jìn)行設(shè)計(jì)和調(diào)整。設(shè)計(jì)要確何膜面與其輔助結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)工作，以避免力在膜面或輔助結(jié)構(gòu)上集中而達(dá)結(jié)構(gòu)破壞的臨界值。

⒍功能：由于張拉膜結(jié)構(gòu)的自身特性，其可以滿足從簡單遮陽結(jié)構(gòu)到功能復(fù)雜的大型建筑等許多不同的建筑功能要求，并且對于有些功能要求只有它才是最為適合的。

⒎極具表現(xiàn)力的建筑形態(tài)：具有特定功能的建筑都可通過立意得以表達(dá)，張拉膜結(jié)構(gòu)的獨(dú)特外形體現(xiàn)了建筑自身的自然美感。

這些建筑形態(tài)本身和與其相協(xié)調(diào)的傳統(tǒng)建筑一起構(gòu)成了令人興致盎然的地面標(biāo)志性建筑。優(yōu)秀的膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是結(jié)構(gòu)與外形的有機(jī)融合，使其顯得了類拔萃，同時(shí)與自然環(huán)境、歷史及現(xiàn)代的城市景觀有機(jī)結(jié)合。

輕型結(jié)構(gòu)可以看成是大型的雕塑作品，可為其周邊空間增添活力，成為周圍環(huán)境的補(bǔ)充和焦點(diǎn)。

⒏抵御天氣的影響：膜屋面的一個(gè)重要作用就是抵御各種天氣變化（如日曬、雨淋、風(fēng)雪等）對其內(nèi)部空間的影響，保持建筑物內(nèi)部的舒適性。選擇膜面的形態(tài)和材料時(shí)要考慮到所有可能的天氣狀況，并盡可能利用建筑本身等被動(dòng)方法來減少能量的消耗。

多孔膜材可用作遮蔽結(jié)構(gòu)。它可以控制光的透射和反射，使室內(nèi)擁有散射光，并且促進(jìn)自然通風(fēng)，使屋面溫度與周圍環(huán)境的溫度相同，并避免向下的熱輻射。

為了抵擋風(fēng)雪，膜面的外形應(yīng)使排水通暢使捷，避免在其上形成水兜或雪的堆積。在施加預(yù)應(yīng)力前的安裝成形階段，張拉膜結(jié)構(gòu)對這些荷載十分敏感。為了能將雨水排除，膜材和接縫須密封防水，膜邊緣也必須進(jìn)行特殊的細(xì)部設(shè)計(jì)，以防止雨水進(jìn)入室內(nèi)。

⒐可移動(dòng)性和臨時(shí)性：與其它結(jié)構(gòu)相比的另一個(gè)突出優(yōu)勢是輕型結(jié)構(gòu)對環(huán)境的影響具有可調(diào)和性。另外它還有兩個(gè)重要的特性，即可移動(dòng)性和靈活性。

結(jié)構(gòu)可以在不同的地點(diǎn)反復(fù)拆建，這就是張拉膜結(jié)構(gòu)的可移動(dòng)。它將游牧式與定居式的建筑融為一體。膜材輕柔的特點(diǎn)使其方便運(yùn)輸，且易于迅速搭建，而閑置時(shí)占用空間很小。這種特性使膜結(jié)構(gòu)十分適于用作臨時(shí)性可移動(dòng)建，特別是在發(fā)生突然災(zāi)難或遇到緊急情況而需要在短時(shí)間內(nèi)為大量人員提供庇護(hù)所的時(shí)候。

另一方面，可移動(dòng)薄膜結(jié)構(gòu)除具有與永久建筑相媲美的舒適性外，它還引入了建筑行業(yè)的一個(gè)新概念，即將房屋的所有權(quán)與土地的所有權(quán)相分離。建筑不再是不可移動(dòng)的，而是可移動(dòng)的。這種可移動(dòng)性和可重復(fù)使用的特點(diǎn)對加速現(xiàn)代城市的發(fā)展和建筑功能在某些特殊領(lǐng)域中的轉(zhuǎn)變具有重要的意義。

⒑可展性和自適應(yīng)性：可展結(jié)構(gòu)可以看作是一種人造的自適應(yīng)體系，同許多自然有機(jī)體一樣，可根據(jù)需要改變自身的形式。它們的空間布置和對天氣變化的反應(yīng)具有靈活性和自適應(yīng)性。通過控制自然光和內(nèi)部溫充可達(dá)到主動(dòng)節(jié)能的目的。可展結(jié)構(gòu)即可開敞也可閉合，它的靈活性使其可以改變空間的屬性。精心設(shè)計(jì)的可展屋蓋的優(yōu)雅滑動(dòng)體現(xiàn)了人與自然的和諧。它被稱作是一種創(chuàng)造，輕型與可展性的充分結(jié)合形成了“免施工房屋”的概念，這種結(jié)構(gòu)任何需要的時(shí)間或地點(diǎn)均可實(shí)現(xiàn)。

索膜結(jié)構(gòu)建筑按結(jié)構(gòu)分類為

膜結(jié)構(gòu)建筑形式的分類：

從結(jié)構(gòu)上分可分為：骨架式膜結(jié)構(gòu)，張拉式膜結(jié)構(gòu)，充氣式膜結(jié)構(gòu)3種形式

⒈骨架式膜結(jié)構(gòu)（Frame Supported Structure）

以鋼構(gòu)或是集成材構(gòu)成的屋頂骨架，在其上方張拉膜材的構(gòu)造形式，下部支撐結(jié)構(gòu)安定性高，因屋頂造型比較單純，開口部不易受限制，且經(jīng)濟(jì)效益高等特點(diǎn)，廣泛適用于任何大，小規(guī)模的空間。

⒉張拉式膜結(jié)構(gòu)（Tension Suspension Structure）

以膜材、鋼索及支柱構(gòu)成，利用鋼索與支柱在膜材中導(dǎo)入張力以達(dá)安 定的形式。除了可實(shí)踐具創(chuàng)意，創(chuàng)新且美觀的造型外，也是最能展現(xiàn)膜結(jié) 構(gòu)精神的構(gòu)造形式. 大型跨距空間也多采用以鋼索與壓縮材構(gòu)成鋼索網(wǎng)來支撐上部膜材的形式。因施工精度要求]高，結(jié)構(gòu)性能強(qiáng)，且具豐 富的表現(xiàn)力，所以造價(jià)略高于骨架式膜結(jié)構(gòu)。

⒊充氣式膜結(jié)構(gòu)（Pneumatic Structure）

充氣式膜結(jié)構(gòu)是將膜材固定于屋頂結(jié)構(gòu)周邊，利用送風(fēng)系統(tǒng)讓室內(nèi)氣壓上升到一定壓力后，使屋頂內(nèi)外產(chǎn)生壓力差，以抵抗外力，因利用氣壓來支 撐，及鋼索作為輔助材，無需任何梁，柱支撐，可得更大的空間，施工快捷，經(jīng)濟(jì)效益高，但需維持進(jìn)行24小時(shí)送風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，在持續(xù)運(yùn)行及機(jī)器維護(hù)費(fèi)用的成本上較高。

現(xiàn)今，城市中已越來越多地可以見到膜結(jié)構(gòu)的身影。膜結(jié)構(gòu)已經(jīng)被應(yīng)用到各類建筑結(jié)構(gòu)中，在我們的城市中充當(dāng)著不可或缺的角色：