在当代建筑的天际线上，一种轻盈灵动、充满未来感的形态正熠熠生辉——那便是张拉式膜结构。它跳脱出传统建筑“刚性承重”的思维框架，以“张力”为笔，勾勒形态，实现建筑与艺术的完美融合。今天，佛兰空间带您了解这一独特的建筑形式。

 

一、什么是张拉式膜结构

 

张拉式膜结构是一种通过拉索将膜材料张拉于结构上而形成的建筑结构形式，也可称为张拉式索膜结构。它由稳定的空间双曲张拉膜面、支承桅杆体系、支承索和边缘索等构成，利用膜材的柔性和拉索的张力共同作用，形成稳定的曲面结构，以覆盖空间或作为建筑的主体结构。

二、张拉式膜结构的基本造型

 

 

张拉式膜结构可根据设计要求，通过张拉和松弛膜材来达到不同的建筑效果，比如单曲面、双曲面、鞍形面、波浪形面等，其造型千变万化，但归根结底源于以下两种基本曲面形态。

 

01负高斯曲面（马鞍形）

 

这是张拉膜最经典的造型。曲面在一个方向上是向上的拱形（抗压），在另一个方向上是向下的悬链线形（受拉），形似一个马鞍。这种双曲抛物面造型确保了膜面在任何点上都具有良好的排水性和稳定性。

02锥形曲面

 

由一个或多个高点支撑，膜面呈放射状向下展开，充满张力感和向上的动势。

 

三、张拉式膜结构的核心原理

 

张拉式膜结构的核心原理是通过施加预张力使膜材处于拉伸状态，从而获得足够的刚度和稳定性。预张力使膜材在各种荷载作用下始终保持拉伸状态，避免出现皱褶或松弛，同时膜材的曲率变化和拉索的张力共同作用，形成自平衡的力学体系，抵抗风荷载、雪荷载等外力作用。

 

四、张拉式膜结构的特点分析

 

✨ 优 点

1、 造型自由，艺术性强

能够创造出传统建筑难以实现的丰富曲线和动态造型，极具视觉冲击力和标志性。

2、大跨度、空间开阔

膜材自重极轻（约1kg/m²），可以实现巨大的无柱覆盖空间，有效利用土地资源。

3、 自洁性好、节能环保

PTFE等膜材表面光滑不沾灰，雨水冲刷即可洁净。高反射率减少室内热量积聚，自然漫射光减少照明需求。

4、 施工周期短

钢索、膜布等主要构件工厂预制，现场主要是组装和张拉作业，工期大幅缩短。

5、️ 安全性能好

轻型结构抗震性能优异。即使发生意外，膜材撕裂而非坍塌，可为人员疏散提供时间。

⚠️ 不 足 与 局 限 性

1、 耐久性与耐火性局限

设计寿命（通常20-30年）低于传统建筑。材料多为阻燃但遇明火会熔融，需配备专门消防系统。

2、隔热与隔音性能较差

单层膜结构保温隔热性能不如传统墙体。隔音效果，特别是对雨噪的隔绝，较差。

 3、设计计算复杂

形态确定、受力分析、裁剪分析高度依赖复杂计算软件和工程师经验，设计门槛高。

4、初期投资较高

高性能膜材、专用钢索及配件价格昂贵，专业队伍施工导致初始造价较高。

五、张拉式膜结构的应用场景

 

1、文化体育设施

体育场、体育馆、游泳馆的看台罩棚、演出舞台等，完美契合大跨度无柱空间需求。

2、交通枢纽

机场航站楼、火车站台、高速服务区、收费站，为旅客提供舒适候车空间。

3、商业与娱乐

购物中心中庭、酒店入口、景区大门、游乐场，提升商业吸引力与艺术性。

4、工业与环保

大型煤场、矿料堆场封闭仓、污水池加盖，实现大跨度覆盖与环保效益。

5、景观与小品

公园广场遮阳伞、雕塑、景观廊道，为城市增添艺术气息与休闲空间。

 

六、张拉式膜结构的著名案例

 

01卡塞尔联邦花园展览音乐厅

 

奥托1955年设计卡塞尔联邦花园展览音乐厅像是一个四点支撑的帐篷依靠边索给膜施加预应力使帐篷的外形呈现两头向上、两头向下的形状(马鞍形)这个设计宣告了帐篷设计进入了全新的时代。

 

02科隆园艺展舞场

 

科隆园艺展舞场由6根梭形柱撑吊起张拉膜再以6根稳定索向下压住膜材以平衡受力覆盖了直径33米的室外舞场区域从结构体量和设计方面来说该结构第一次超出了“帐篷”的意向。

 

03蒙特利尔博览会德国馆

 

 

1967年蒙特利尔世博会的德国馆8根钢铁的桅杆和5厘米直径钢缆结成的索网支撑起半透明的白色涤纶帐篷这一轻型化大跨度的建筑成为1972年慕尼黑奥运主场馆的先声。

 

04丹佛国际机场航站楼

 

丹佛国际机场航站楼是为数不多的整体采用膜结构的机场76米x285米的大空间沿长边方向划分为17个单元。每个单元由间距45.8米的两根支柱撑起山峰形的脊索柱间为起稳定作用的谷索以脊索和谷索为边界结构其间的张拉膜材覆盖建筑大空间。

 

05沙特吉达国际机场Hajj 航站楼

 

沙特吉达国际机场的Hajj航站楼（朝觐航站楼）是全球穆斯林朝觐者前往麦加的重要交通枢纽，航站楼采用独特的膜结构帐篷屋顶，由特氟隆涂层玻璃纤维织物制成，可反射76%的太阳辐射，即使在高温环境下也能保持室内凉爽。是世界上最早也是最大的张拉膜结构之一。由210顶巨大的锥形膜结构单元组成，犹如一群沙漠中的帐篷，既体现了当地文化传统，又完美解决了大跨度遮阳问题。

06上海世博会世博轴

 

 

2010年上海世博会主入口的世博轴也采用了张拉索膜结构由德国SBA公司和华东建筑设计研究院设计全长1045米、宽约100米的世博轴由6个喇叭形的“阳光谷、13根大型桅杆数十根斜拉索和巨大的膜结构组成。

 

07响沙湾莲花酒店

 

 

膜结构以“莲花”为灵感，通过层层张拉膜模拟莲花的形态，既呼应沙漠中沙丘的曲线，又形成独特的视觉景观。这种设计不仅美观，还充分考虑了沙漠环境中的日照、风沙等因素，实现了功能与形式的统一。采用轻钢结构作为支撑，搭配高强度膜材，既减轻了建筑自重，又通过特定的钢板固定流沙，形成类似“沙海浮舟”的独特地基基础，确保在沙漠环境中保持稳定。

总结而言，张拉式膜结构是现代建筑技术、材料科学与结构艺术的完美结晶。它以其无与伦比的造型自由度和高效的空间性能，持续拓展着建筑的边界，为我们创造出一个又一个轻盈、明亮、充满未来感的诗意空间。

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