在现代建筑领域，气枕式膜结构以其独特的魅力和创新性，逐渐成为众多大型建筑与特色建筑的优先选择。今天佛兰空间将带您了解气枕式膜结构的定义、造型原理、应用场景、特点及其著名案例。

一、什么是气枕式膜结构

 

气枕式膜结构，一般指由多个气枕单元集合而成的结构体系，每个气枕单元的膜面形成封闭曲面及密闭空间，其周边固定于刚性骨架上。

 

一般采用ETFE膜材料或柔性PVC膜材，由多个独立充气的气枕拼接而成，每个气枕都是双层（多层）膜结构，通过内部充气使其形成气枕并具有一定刚度以抵抗外部荷载，自身仅起到围护结构的作用。

 

二、气枕式膜结构的基本造型

 

1、平面型气枕式膜结构

✍造型特点

 

由单层或多层膜材组成扁平或略微起伏的气枕单元。通常采用矩形、菱形或多边形平面拼接，形成规则网格布局。结构简洁，适用于标准化模块化设计。

 

 

✍优势

 

✅施工便捷：单元形状规则，易于工厂预制和现场安装。

 

✅成本可控：平面膜材裁剪和加工难度低，材料损耗少。

 

✅透光均匀：适合需要大面积均匀采光的场所（如温室、天窗）。

 

✅维护方便：单个气枕损坏时易于更换，不影响整体结构。

2、曲面型气枕式膜结构

 

✍造型特点

 

通过充气压差形成双曲率曲面（如马鞍形、球形或自由曲面）。曲面造型可增强结构刚度，有效分散风压和雪荷载。动态感强，适合标志性建筑的外观设计。

 

 

✍优势

 

✅力学性能优异：曲面形态自然抵抗外部荷载，跨度可达百米以上。

 

✅空间表现力强：流线型外观赋予建筑未来感（如体育场、展馆）。

 

✅环境适应性好：曲面排水顺畅，不易积雪积灰。

 

✅声学优化：曲面反射声波，适合音乐厅等对声学要求高的场所。

 

3、拱顶型气枕式膜结构

 

✍造型特点

 

由连续的拱形气枕单元构成，形成半圆形或抛物线穹顶。通常采用双层膜结构，中间充气形成保温空腔。适合需要大空间无柱覆盖的场所（如体育馆、宗教建筑）。

 

 

✍优势

 

✅跨度能力突出：拱形结构可将荷载传递至基础，实现百米级无柱空间。

 

✅节能高效：穹顶内部形成热空气缓冲层，降低冬季供暖能耗。

 

✅视觉震撼：拱顶空间恢弘，适合营造神圣或庆典氛围。

 

✅抗风雪能力强：弧形表面不易积雪，防风压性能优于平顶结构。

 

 

三、气枕式膜结构的工作原理

 

气枕式膜结构的稳定性依赖于内部气压调节系统。

 

1、智能充气系统

► 工作压力：0.2~0.5kPa（风机持续供气）

► 动态调节：根据荷载自动补偿气压波动

► 安全冗余：配备备用电源防止断电

 

2、气密性设计

► 边缘处理：铝合金/钢结构密封固定

► 多层防护：主密封+二次防水层设计

► 检漏标准：气压损失＜5%/24小时

3、智能控制系统

► 实时监测：气压/温度/荷载传感器网络

► 自动响应：强风时自动增压至0.7kPa

► 远程管理：支持物联网平台监控

 

四、气枕式膜结构的应用场景

 

气枕式膜结构凭借其轻量化、高透光性和可塑性，被广泛应用于以下领域：

 

1、体育场馆

◆ 北京"水立方"：3000+ETFE气枕单元，透光率95%

◆ 慕尼黑安联球场：动态变色气枕外立面

◆ 大跨度无柱空间，完美覆盖观众席

 

2、商业建筑

◆ 新加坡"星耀樟宜"：穹顶气枕引入自然光

◆ 购物中心中庭：轻量化采光顶

◆ 机场航站楼：节能透光屋面系统

 

3、生态建筑

◆ 英国伊甸园工程：模拟热带气候的生态穹顶

◆ 植物园温室：优化光照的智能气枕系统

◆ 生态餐厅：可调控透光率的种植屋面

 

4、临时建筑

◆ 展览馆：可快速搭建的充气式展棚

◆ 应急设施：灾后临时医院/避难所

◆ 活动场馆：模块化气枕拼接结构

 

5、城市景观

◆ 互动艺术装置：响应式灯光气枕

◆ 城市遮阳棚：自清洁膜结构

◆ 地标构筑物：异形气枕雕塑

 

 

五、气枕式膜结构的特点

核心优势

 

►轻质高强：重量仅为玻璃的1/30-1/50，抗风压/雪荷载优异

►高透光性：ETFE透光率90%~95%，显著节约照明能耗

►节能环保：气枕空腔智能调节，降低建筑能耗

►造型自由：柔性材质实现双曲率曲面设计

►自洁性：防粘涂层+雨水冲刷，维护成本↓30%

 

注意事项

►初期成本：ETFE膜材及智能系统造价较高

►系统依赖：需持续供气，电力中断影响稳定性

►维护要求：5-8年更换密封条，定期检查膜面

►隔音局限：单层气枕隔音较弱，需复合隔音层

 

六、著名气枕式膜结构案例

1、北京国家游泳中心“水立方”

水立方，2008年北京奥运会的标志性建筑之一。其外立面由3000多个气枕组成，每个气枕都是双层ETFE膜结构，通过充气形成独特的“水泡”造型，不仅美观大方，还具有良好的保温隔热和透光性能。

 

▲图片源于网络

 

2、慕尼黑安联球场

 

德国慕尼黑安联体育场建成于2005年，是一座可容纳67000人的足球场，也是世界上最著名的ETFE膜结构运动场之一。项目平面尺寸258m×227m，结构高度50m，下部支承结构采用钢筋混凝土框架体系，屋面采用大跨度悬挑平面桁架体系。采用2874块菱形ETFE双层气枕作为屋面和墙面的外围护体系，膜材厚度为200μm，ETFE总展开面积达到26000㎡。ETFE气枕外膜，可变换红、蓝、白三色灯光，是全球首个可变色体育场。

▲图片源于网络

 

3、新加坡“星耀樟宜”

 

星耀樟宜机场（Jewel）是一个世界级多面相生活方式的据点，由花园和景点、零售和餐饮、酒店以及机场运营设施等众多项目组成。它拥有标志性的玻璃和钢结构外墙，总建筑面积达135,700平方米，是世界最大室内瀑布与穹顶气枕结构，营造热带雨林氛围。

▲图片源于Lighting Planners Associates

 

 

 

4、英国伊甸园

 

英国“伊甸园”温室项目是世界上第一个大型ETFE气枕式膜结构建筑，结构主承重体系由八个半径为18m-65m的六角形钢管穹顶构成，覆盖三层ETFE气枕膜结构，气枕形状有六边形、五边形，其中六边形单元的直径为5m-11m，总用膜面积达到29200㎡。该项目的成功建设，为ETFE膜结构在世界范围内的推广应用起到了示范和促进作用。

 

▲图片源于网络

 

5、瑞士苏黎世Masoala雨林展馆

 

瑞士苏黎世Masoala雨林展馆于2002年建成，长120m，跨度90m，主体承重结构采用10榀平行的桁架拱，屋顶和墙面采用54个长条形三层ETFE膜结构气枕作为覆盖体系，气枕宽度4m，长度约52m，ETFE气枕总面积达到14600㎡。

▲图片源于网络

 

6、于家堡高铁站

 

国际最大单壳体膜结构，其双螺旋穹顶由783个大小不同的ETFE气枕组成，长143米，宽80米，形成了独特的“贝壳”造型。该设计不仅美观，还解决了大跨度空间的保温、透光和隔热难题，同时配置了消防熔断系统，确保了消防安全。

▲图片源于网络

 

气枕式膜结构的出现，打破了传统建筑“重、刚、闭”的固有形态，以“轻、柔、透”的特性为建筑设计提供了无限可能。从“水立方”的水泡到“伊甸园”的穹顶，气枕式膜结构不仅是建筑技术的突破，更是人类对“与自然共生”建筑理念的实践——用柔性的膜材、隐形的空气，构建出更贴近自然的建筑空间。

 

▲图片源于Lighting Planners Associates

 

未来，随着技术的进一步成熟，气枕式膜结构有望成为大型公共建筑、生态建筑的主流选择，为城市增添更多“会呼吸的”柔性地标。

 

以上就是关于气枕式膜结构的分享，如您感兴趣，可咨询佛兰空间。

 

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公司介绍

 

深圳市佛兰空间膜结构有限公司，一家专业从事空间结构建筑一体化的公司，在惠州设有专业膜材制作加工生产基地，拥有一批国内外最早从事膜结构的设计师、裁剪师和一支技术娴熟的安装队伍。

16年来我们致力于膜结构建筑前沿领域的开发和应用，专项研发了一系列具有针对性的屋盖系统，并获得多项专利产品，已为1000+客户在相关体育设施体育领域（体育看台、球场、健康驿站等）、公共设施领域（商业、文化、娱乐、景观、交通等）、环保设施领域（煤棚、污水池除臭罩、污染地块修复等）、工业设施领域（仓库、厂房等）提供集设计、施工、安装、维护为一体的钢膜结构、屋盖系统工程服务。