(Tensegrity)是由一组连续的拉杆和连续的或不连续的压杆组合而成的自应力、自支撑的网状杆系结构,其中“不连续的压杆”的含义是压杆的端部互不接触,即一个节点上只连接一个压杆。Tensegrity是美国建筑师R.B.Fuller首先提出的一种结构思想,他认为宇宙的运行就是按照张拉整体的原理进行的,即万有引力是一个平衡的张力网,各个星球是这个网中的一个个 孤立点。这种结构体系中的索网就相当于宇宙中的万有引力,独立的受压杆件 相当于宇宙中的星球20世纪60年代随着现代柔性建筑材料的发展,建筑师们从帐篷着一最古老的简单建筑结构出发,构造出了魔幻般的形式——膜结构。它可以构成单曲面,多曲面等不同建筑结构形式,满足了建筑师们对建筑与美学高度统一的要求。
柔性材料具有透光和防紫外线功能,在一些室外建筑和环境小品中得到广泛的应用。正是由于这一特征,夜间的灯光设计使膜结构具有鲜明的环境标志特征。优美造型的膜材,不锈钢配件和紧固件加上设计轻巧合理,表面处理严格的钢结构支撑,塑造出形式美观,设计合理的膜结构,在当今世界范围内的建筑环境设计中占有举足轻重的地位。
近年来,随着建筑空间观念的日益深化以及科学手段的不断提高,“回归自然”、“沐浴自然之温馨”已是现代建筑环境学发展的主流。室内外的视线越来越模糊,出现了许多亦内亦外、相互渗透的不定空间,如:大厅装饰、天井、四季厅、动植物园、公园广场、观景台、舞台、体育场馆、体育看台、文化娱乐场所等。由于膜材的光透性,白天阳光可以透过膜材形成慢射光,使膜覆盖空间内达到和室外几乎一样的自然效果,因此膜结构能创造出与自然环境相媲美的空间形式。 一个城市的中心区反映一个城市的地理风貌和民族风情,同时,也是一个城市文化发展程度的标志。而景观设计要求其具有广泛的可读性、雅俗共赏,既有超凡脱俗的艺术价值,又能使大众喜闻乐见与大众息息相通。膜结构以其轻盈飘逸的造型、柔美并带有力量的曲线和大跨度和大空间的鲜明个性和标识性,应用于城市小品设计中。
近年来,在人口密集的大城市,在居住区周边配置绿色空间并有人行步道。居民可以在不受车辆的影响下,在居住区附近的街心地带轻松愉快地散步、休憩,而感到十分惬意。在绿色空间中构造一座膜小品或者走廊、亭台水榭、休憩遮阳伞等,不仅生动地美化了环境(如同广阔绿洲中的点点白帆),又有很强的功能性(人们可以在行走之暇小憩一会儿),而且增加了空间的参差感。
商业街在城市中占有相当大的比重。商业街的建筑与环境是城市文明的窗口,代表着物质文明和精神文明的水平,同时,也是景观环境的重要组成部分。膜结构轻巧别致极具现代化风格,且表现形式多样易于安装移动,在商业街设计中得以广泛应用。 建筑入口使城市公共空间与建筑空间相邻的界面,成为城市空间的组成部分。它是人们视觉最先接触的部分,因此,除了功能以外,还应有很强的标识性,并能体现建筑的个性,是建筑环境和城市景观的重要组成部分。由于膜结构自然的曲线美是其他结构类型无法比拟的,故成为近来建筑入口及屋顶经常采用的形式。
利用膜结构轻巧,别致的造型建造各种半封闭,全封闭的不行空间,使其形成全天候的建筑空间,提供防风雨,防日晒等人工环境,并有较好的广告标识效果,因此是步行街改造和新建的绝佳选择。
停车场随着都市现代化步伐的加快,汽车成为任何一个都市不可缺少的交通工具。我国由于汽车工业高速发展,城市的汽车拥有量成倍上升,但城市建设规划没能尽快适应这一发展的要求,常常是车无停放之地。所以在建设群规划时就应充分考虑停车场的问题,把停车场的建设和规划当成现代城市建设规划的重要组成部分,变得越来越重要。同样,膜结构在停车场建设中也以其优美的造型和实在的功能担当重要角色。
高速公路收费站在城市的入口处,设计拥有自己城市鲜明特色和文化韵味的建筑形式乃是每个城市发展的首选之作,而张拉膜以自己多变的特性,柔美的造型以及夜晚配合彩灯的照射所显示出特有的柔和的氛围更让过往着记忆深刻,同时极具现代感张拉膜又展现了一个城市的发展理念和思路。
膜结构作为一种现代化的工程结构,显示了当今建筑技术科学的发展水平,也具有巨大的发展潜力,在新世纪中,膜结构必将在建筑结构中占有重要的地位。 1967年加拿大蒙特利尔博览会德国馆成功的运用了索膜建筑技术以来,索膜建筑在世界上得到了广泛应用,它采用了先进的预张力技术与轻质膜材料,其形式具有极高的艺术感染力,是建筑艺术与结构形式的完美组合。索膜建筑设计方案实质上同时是索膜结构体系方案,因此要求从事索膜建筑设计的建筑师了解索膜结构技术并能熟练的将其运用到建筑设计中。
索膜建筑所表达的“建筑语言特征”呈现明显的“理性技术表现”倾向,高耸的桅杆,异型空间钢结构体系,坚如射速的根根钢索,富于机械艺术表现魅力的钢制大型节点,充满张力自然曲线的变换膜体以及其他技术可望而不可及的大跨度自由空间,都给人以艺术感染力和某种程度上的技术神秘感,使索膜建筑更富于强调理性技术逻辑的表现特征。
索膜建筑是伴随着当代电子,机械和化工技术的发展而逐步发展的,是现代高科技在建筑领域中的体现,随着现代科技的进一步发展,使人类面临着保护自然环境的使命,因此,天然材料和传统的古老建筑材料与技术必将被轻而薄且保温隔热性能良好的高强轻质材料所取代。索膜建筑技术在这项变革中将扮演重要角色,其在建筑领域内更广泛的应用是可以预见的。
索膜建筑之所以能满足大跨度自由空间的技术要求,最关键的一点就是其有效的空间预张力系统。有人把索膜建筑称为“预应力软壳”,是预应力使“软壳 ” 各个部分在个中最不利荷载下的内力始终大于零(永远处于张拉拉伸状态),从而使”软壳“成为空间整体工作的结构媒体和建筑围合材料,使得索膜建筑富有迷人的张力曲线和变幻莫测的空间,使体系得以覆盖大面积,大跨度无柱自由空间,并且可以抵抗狂风,大雪等不利荷载状况. 索膜建筑的夜景效果异彩纷呈,有明显的“建筑可识别性”和商业效应。膜材本身的透光性和彩色泛光照明的运用,是夜景效果的关键。