膜結構的發展歷史

1917年，W.Lanehester發明了一種氣承式充氣膜結構，他的構想是通過使用鼓風機將膜布吹脹，來作為野戰醫院來使用，但是這個想法并沒有得到實際的應用。1946年，Walter Bird用玻璃纖維編制的膜材建造了一個充氣膜結構作為雷達罩來使用，這個雷達罩被稱為多普勒雷達穹頂，這是現代充氣膜結構的初次亮相。在其后的二十年中，在美國、德國等多國中，這種形式的充氣膜結構被廣泛的應用，建造了大量的穹頂式的結構。

 在1967年蒙特利爾世博會上，由 Frei Otto 所設計的西德館采用了支撐膜結構，這是膜結構建筑史上的一個里程碑式的項目。輕便的膜結構為場館提供了開闊的空間，而良好的透光性能也使建筑內部明朗敞亮，膜結構獨特而優美的曲線造型也完美的表達了設計師的構思，這使得西德館成為了此屆世博會上備受注目的場館之一。而在其后1972年的慕尼黑奧運會，Frei Otto開創性的使用了輕型張拉膜結構來建設奧運會主體育場，建筑整體的構思來源于阿爾卑斯山的造型。這是一個革命性的建筑，在此前所建設的傳統體育場都是封閉式的，整體采光性能較差，對于運動員的發揮以及觀眾的觀看都有一定的影響。在此之后，越來越多的體育場采用開放式結構，膜結構在體育場中也開始得到大規模的應用。憑借著這兩座開創性的膜結構建筑，讓Frei Otto本人在膜結構建筑史上奠定了無可取代的泰斗地位。在1970年的大阪世博會上，許多場館采用了膜結構的建筑形式，其中更為引人注目的就是展出了月亮石的美國館和日本本土的富士館，這標志著世界上開始刮起了使用膜結構來搭建建筑的風潮。在1999年，為了迎接千禧年的到來，英國政府耗費巨資建造了倫敦千年穹。千年穹的屋蓋采用的是圓球形的張力膜結構，膜面藉由上部一系列的張拉構件與12根穿出屋面高達百米的桅桿相連從而保持穩固。這些造型夸張桅桿是千年穹的標志性特點，讓人對其印象深刻過目難忘，但這也讓千年穹受到了廣泛的爭議。有人認為它氣魄恢弘，將其譽為“倫敦的明珠”，但也有許多人認為它的造型丑陋而畸形。

 隨著改革開放的春風，中國的經濟邁入了騰飛的時代。在這百花齊放的年代里，膜結構在中國也得到了大力的發展。在1997年的中國第八屆全國運動會，上海建造了上海八萬人體育場作為主體育場。體育場的看臺罩棚采用了張懸梁膜結構形式，使用PTFE膜材制作，膜面面積達到了36000平米，是目前世界上懸挑更長的看臺罩棚。膜結構在上海體育場中的成功應用也為后續膜結構的建設提供了很好的案例，為之后我國膜結構建筑的廣泛應用打下了良好的基礎。在2008年，北京如愿舉辦了世人矚目的夏季奧運會，作為主游泳館的游泳中心——水立方是該屆奧運會的標志性建筑之一。水立方的設計靈感來源于水中的泡沫，在堅固的鋼框架外覆蓋著柔性的膜材，棱角分明的立方體造型與表面圓潤的氣泡相得益彰，剛柔并濟凸顯出了一種奇妙的美感。水立方使用的ETFE膜材厚度僅有0.2毫米，其表面覆蓋了超過100,000平方米的氣枕，是世界上更大的使用ETFE膜材的膜結構。

 2010年，上海舉辦了世界博覽會，除了眾多展覽場館以外，位于世博園中央的世博軸也是一個非常重要的地標建筑。世博軸整體長度約為1000米，寬度約110米，其膜屋頂的面積達到了6.5萬平方米，是世界更大的膜屋頂之一。其中錯落分布著地6個巨大的倒錐形索膜結構“陽光谷”也堪稱壯觀，結構中使用的膜布尺寸非常之大，其中更大的一塊達到了1700平方米，所有膜布表面焊縫的總長度達到了34公里。該結構本身的柔性也是極具特點，膜布在風荷載的作用下振幅可達3米，每當有大風吹來，膜布都會在風中翩翩起舞。