气膜建筑技术简介、.doc

气膜建筑与应用气膜建筑与应用一、公司简介深圳市阿赛奇体育发展有限公司是为大跨度建筑提供解决方案的专业公司，以领先的技术和理念为导向，率先把气膜建筑引进中国，并兼顾中国的具体情况，为中国用户提供最适合的、全方位的系列化产品和服务。目前我公司是第一个将斜向网状钢缆系统气膜建筑引进中国的公司，同时，也是第一个在中国地区建造斜向网状钢缆系统气膜建筑球馆连锁经营的公司；具有大型气膜场馆建设经验，为气膜建筑品质提供了有力的保证，为您带来当今世界在安全、经济、节能、环保、低碳等方面最先进的气膜建筑。目前，我们在深圳、中山、江苏、河北、湖南、沈阳等地都有合作项目，为客户提供技术咨询、工程设计、安装施工、售后服务等一整套气膜建筑技术服务。项目主要涵盖体育、旅游文化、环保、文物保护等领域。二、气膜建筑简介（一）气膜建筑的基本概念气膜建筑就是采用高强度、高柔性的薄膜材料为主要材料，利用密封空间内空气压力支撑原理，将膜材的外沿固定在地面基础或者屋面结构周边上，利用充气系统将大量空气送入气膜内部空间，当气膜内压力大于气膜外压力时，就产生一定的气压差，气膜内气体就能将膜材支撑起来覆盖在地面或者屋面上，形成大跨度的无梁无柱的建筑空间。（二）气膜建筑的产生与发展过程早在1917年，英国人威廉兰切斯特(Willian lanchester)首次提出了空气支撑式帐蓬(Air-supported camps) ，用于野战医院，并申请了专利，但由于当时的技术条件和生产能力等原因没有成为现实。直到1946年，美国的瓦尔特勃德(Walter Bird)首次建成了一座利用气体支撑的薄膜式穹顶，气膜材料为尼龙纤维布，用于美国军用雷达防护罩(Radar dome)。美国于1963年在纽约建成了世界上第一座气膜网球馆，40多年来，世界各地（主要在欧美地区）构建了数万个不同大小的气膜建筑。阿赛奇（ASATI）是世界上气膜建筑系统及技术的领导者， 在气膜建筑领域拥有许多专利和独有技术，有近40多年的建筑经验。在世界范围内提供高品质、安全、耐久先进的气膜建筑，被广泛应用于旅游业、体育产业、文化产业、商业展览及工农业等其他领域。许多工程项目都被美国建筑师协会（AIA）、国际工业织物协会（IFAI）及美国学院管理协会（AASA）所认可，为客户提供最优质安全的大跨度气膜建筑系统。（三）气膜建筑空气支撑原理气膜建筑是用特殊的建筑膜材做外壳，配备一套智能化的机电设备在气膜建筑内部提供空气的正压把气膜建筑主体支撑起来的一种建筑结构系统。一套完整的气膜建筑还包括了照明系统和门禁系统，如下图所示。图1 气膜建筑工作原理和各系统组成示意图由图1可以看出：整个建筑没有受弯、受扭和受压的构件，内部无需任何框架或梁、柱支撑，目前可以实现180米的跨度。图2给出了大气压力与空气含氧量之间关系的曲线。由图可以看出随着大气压力的升高，空气的含氧量是递增的。因此气膜内外的气压差不仅不会对人体有任何不良的影响，相反，由于气膜内空气含氧量大于气膜外空气含氧量，因而，在气膜建筑内进行运动，其空气环境对人们是有帮助的。通常气膜内外气压差约为250500Pa，约0.00250.005个大气压（1大气压=106Pa）。图2 空气含氧量与大气压力关系示意图（四）气膜建筑的主要优点序号优 点说 明1实现大跨度已达180米由于膜材自重很轻，每平方米重量在3公斤以下，可以轻松实现180米的大跨度。内部空间无梁无柱，这是传统建筑无法做到的，业主可根据自己的需要自由分配内部空间。另一方面，由于气膜建筑重量轻，对基础抗压强度要求低，因此，还可以建在现有建筑的屋顶上，能帮助业主提高原有建筑的土地利用率。2010年温哥华第21届冬奥会主会场就是在气膜建筑内举办的。图3就是2010年温哥华第21届冬奥会主赛场场馆外景和内景图。（其跨度达到130m以上，可以容纳55,000人）2造价低廉可节省2/3据建筑设计预算，对于传统建筑，当其跨度超过24米，建筑成本将呈非线性增加。实践表明，建筑一座40米跨度、面积为3000平方米的网球馆，用传统建筑方式至少需要4500元/m2，而用气膜建筑仅需要1500元/m2，甚至更低。相当于传统建筑成本的1/3。据有关资料估计，用2010年温哥华第21届冬奥会主会场场馆与我国传统的大跨度钢结构或钢混结构建筑相比（比如鸟巢、水立方、首都大剧院等），该场馆建筑成本仅为它们建筑成本的1/7-1/9。3防风、防雪防火、防震利用了斜向网状钢缆稳定系统，使气膜建筑可以抵御16级以上台风和50年一遇的暴雪，对雪的承载能力达到250kg/m2。相当于1米厚的积雪。传统建筑遇到地震，存在建筑材料因倒塌、下落，砸压建筑物内人员的重大安全隐患。气膜建筑因其重量轻，就不存在这个危险。如果因地震而导致基础开裂发生漏气，气膜建筑的上部结构下落到距离地面2米高度所需要的时间大约30分钟，有充足的时间保证在气膜建筑内活动的人员从容地疏散。膜材达到B1级防火要求，符合国家消防标准。4白天室内不用照明普通膜材的透光率是5%，半透光膜材的透光率可达2530%。使用半透光膜材，白天可以利用自然光，大大节省照明费用。5绿色环保节能3/4气膜材料表面涂有一种名叫PVDF或者叫PTFE的涂层，该涂层具有100防紫外线功能，它具有较高的热反射率和散热率，在夏天，它不象传统建筑那样吸热，减少了阳光热量的导入。另一方面，由于内外膜之间中空保温材料的作用，又有效地阻止了空气调节系统送入气膜建筑内的冷气（或者暖气）与外界的热量交换。这样，大大地减少了制冷或者供暖设备对电能的消耗。据美国专家计算，与传统建筑相比，气膜建筑的制冷（供暖）能耗仅为传统建筑的10%-25%，总体节能75%以上。6富含氧量有益运动气膜建筑系统在实现低能耗的同时，可保证在冬天室内温度在摄氏18度以上、夏天室内温度在摄氏26度以下，为人们提供舒适的运动环境。由于气膜建筑内部压力大于外部压力，因而气膜建筑内空气含氧量大于传统建筑内空气含氧量，更适宜进行体育运动。7照明系统不晃眼采用美国亨利特公司的照明专利技术，悬吊式二次反射照明系统不产生眩光、不晃眼、没有黑影和照明死角，有利于球类运动，特别是网球、羽毛球、乒乓球。8智能控制气膜建筑采用智能化机电控制系统，实现人性化操作管理，如果使用PC机自动控制，更可实现远程控制。9自我清洁不用打扫气膜外部的 PVDF和PTFE涂层具有 “自我清洁”的功能，灰尘不易粘在其表面上，只要下大雨，就可以将粘在气膜表面的灰尘冲洗掉，从而保持原来干净的外观，并能延长膜材的寿命。10临时建筑易于报建目前我国还没有把气膜建筑纳入建筑规范来管理，各地政府在建筑审批时，都是按照临时建筑报建，不需要按照传统建筑那样办理正规报建手续。11清洁施工周期极短气膜建筑对基础要求较低，不需大兴土木，安装作业中基本没有尘土，不需要湿作业和脚手架，不会对周围环境造成影响。基础建好后，现场安装仅需10天左右。可根据需要作为季节性建筑或永久性建筑。12方便整体搬迁易于异地安装气膜建筑的柔性及其简约性特点使之拆卸、搬迁变得可行和方便。当某处土地使用时间到期时，可拆迁到另一处重新安装，仅有基础和地面材料无法利用，经济价值利用率可达8090%。13独特的外观标志性建筑气膜建筑造型新颖美观，外形与颜色可与周边环境融为一体。根据需要，外观可以做成七彩条式。夜晚在内部照明系统作用下，气膜可以透射出自然柔和的光辉，形成独特的景观效应，一眼看上去令人产生陶醉的感觉，可成为当地的标志性建筑和景观。14穹顶成为巨大的投影屏幕气膜建筑内部无梁无柱，配以洁白的内膜结构，可形成一个巨大的投影屏幕，最适用于喜庆婚典及其它文化演出活动的场所。15经久耐用膜材是由织物基材（聚脂长丝）和多层涂层复合而成的薄膜材料，表面经过特殊处理，其抗拉强度相当于同样厚度钢板的抗拉强度。美国纽约1970年建设的两座气膜建筑（网羽球馆），已经使用了40多年，现在仍在使用中（见图4）。保守地说，一般可以使用3040年。图3 2010年温哥华第21届冬奥会主会场场馆外景图（左）、场馆内景图（右）图4 1970年建在美国纽约的气膜建筑（两座网球馆），已经使用了40多年平整好的场地（黑色）固定气膜建筑（白色）开始充气充气中充气完毕图5 气膜建筑安装充气过程（五）膜材1、膜材简介用于气膜建筑的膜材是一种具有高强度、柔韧性好的薄膜材料，是由纤维编织成织物基材，再在基材两面以树脂为涂层材料加工固定而成的材料。薄膜中心的织物基材分为聚脂纤维和玻璃纤维两种，而作为涂层使用的树脂有聚氯乙烯树脂（PVC）和聚四氟乙烯树脂（PTFE），在物理、力学性能上，织物基材和涂层分别影响气膜建筑的下列功能：（1）织物基材影响：抗拉强度、抗撕裂强度、耐热性、耐久性、防火性等；（2）涂层材料影响：耐候性、防污性、加工性、耐水性、透光性等。 2、膜材的选择 可用于气膜建筑的膜材主要有PVC膜（含PVDF膜）和PTEF膜。膜材的选择要考虑建筑规模大小、用途、形式、使用年限、经费预算等综合因素。（1）PVC膜（PVC-Coated Polyester）PVC膜材在材料和加工性能方面比PTFE膜材便宜，且具有材质柔软、易加工的优点。但是，在强度、耐用年限、防火性等性能方面都比PTFE膜材差。PVC膜材是由聚脂纤维织物加上PVC涂层（聚氯乙烯）而成。一般建筑用的膜材是在PVC涂层材料的表面处理上，涂以数微米厚的亚克力树脂（Acrylic），以改善其防污性。但是，这样的材料经过数年以后就会变色、污损、强度下降。一般PVC膜材的耐用年限，依据环境的不同，在58年之间。为了改善PVC膜材的耐候性，近年来已经研究出一种新的表面处理工艺，就是用氟素系树脂在PVC涂层材料的表面处理上做涂层，以改善其耐候性和防污性。比如，在PVC膜材的表面处理上，用PVDF（二氟化树脂，Polyvinglidene Fluoride）树脂做涂层进行表面处理，生成的膜材叫PVDF膜。PVDF膜材与一般的PVC膜材相比，耐用年限可以改善至710年。（2）PTFE膜材（PTFE -Coated Fiberglass）PTFE膜材是在超细玻璃纤维织物上涂以聚四氟乙烯树脂而成的薄膜材料。它的最大的特征就是耐久性、防火性、防污染性高。但与PVC膜材相比，材料费与加工费都高，且柔软性低，在施工上为了避免玻璃纤维被折断，必须采用专门的施工技术和专用工具。耐久性：PTFE涂层材料对酸碱等化学物质及紫外线非常安定，不易发生变色和破裂。玻璃纤维经过长期使用后，不会发生强度劣化或张力降低问题。膜材颜色一般为白色、透光率高，耐久性在30年以上。防污性：涂层材料聚四氟乙烯树脂表面摩擦系数低，所以不易被污染，并可以借助雨水洗净。防火性：PTFE膜材符合所有国家的防火材料试验标准，可以代替其他屋面材料做同样的使用用途。3、膜材声学、保温、采光特性（1）声学特性单层膜材的隔音能力只有10dB（分贝），因此，单层膜的气膜建筑只适用于对隔音要求不太高的活动场所。双层膜的气膜建筑隔音能力可以提高到30dB（分贝）。如果在膜体内加装吸音棉或者对内衬采用声学吸音结构设计，则可以进一步提高其隔音能力。（2）保温特性单层膜材料气膜建筑的保温性能大致相当于夹层玻璃的保温性，双层膜气膜建筑的保温性能比单层的提高了45%。如果在两层膜材之间加装保温棉，其保温效果基本上与传统建筑的保温效果相同。（3）采光特性膜材本身透光而不透明，在白天，可以将直接照射的太阳光柔化为漫射光照亮室内，使得室内采光均匀、柔和、不产生眩光，如果加装保温棉或者避光材料，可以完全屏蔽外界的光线。（六）配套系统1、基础锚固与连接系统气膜建筑膜体的下沿与基础梁的连接，用专用的钢质夹具压边，用镙栓连接到基础梁中预埋的锚杆上，再将钢缆稳定（应力控制）系统连接到锚杆上。2、新风调节系统一般配备两台主风机，室内需要新风时，两台风机同时运转，保证新风量的供应，满足室内人员呼吸新鲜空气的需要；室内没有人活动时，只开一台主风机，提供足够的内外气压差，保证气膜建筑正常工作，同时，为用户尽量节省电能。另外配备一台备用风机，当主风机发生故障时，启动备用风机。3、备用电源为了保证气膜建筑全天候地工作，配备一台功率相匹配的燃油发电机组。当市电停电时，由控制系统（或者人工）启动。4、制冷与供暖系统根据用户对制冷、供暖的不同需要和气膜建筑面积的大小，灵活配备中央空调系统或者分体空调系统，北方地区还可以利用地热、用锅炉自烧热水等方式供暖。5、照明系统根据用户不同的使用目的，设计悬吊二次反射式照明系统（无眩光）或者悬吊直射式照明系统（有眩光）。6、门禁系统根据气膜建筑的不同用途，在人员入口处配置旋转门或者气锁门，在设备入口处配置气锁门，另外配置13个应急疏散门（简称应急门）。旋转门和气锁门均采用高强度的铝合金材料或者不锈钢材料制作而成，既坚固耐用又气派堂皇。气锁门是双层门，有一个压力平衡室，还采用了自动电磁闭合装置，有效地防止了气体的泄漏。7、智能控制系统智能控制系统将新风调节系统、制冷与供暖系统、备用发电机组、室内外环境监测系统集成于一体，对气膜建筑进行全方位的智能化控制，如果能配备一台PC机，还可以实现无人值守的远程控制。可以根据内部温度、外部风速等参数，对风机的速度、制冷和供暖量进行调节。在节能的前提下，达到最佳的舒适状态。三、气膜建筑的应用气膜建筑的应用范围很广，主要有：体育产业：网球馆、羽毛球馆、综合训练馆、游泳馆、高尔夫练习馆；旅游文化：演艺馆、婚庆喜宴馆、会议中心、儿童乐园、博物馆、展览馆；工业环保：垃圾及污染物处理场、建筑工地无尘施工、密封的无尘车间、需要收集气体的化工车间；其他：军事设施、仓储等下面给出一些应用实例照片：（一）体育产业中山阿赛奇羽毛球馆中山阿赛奇羽毛球馆夜景阿赛奇羽毛球馆在比赛游泳馆姊妹网羽球馆高尔夫练习馆建在屋顶上的气膜建筑综合训练馆高尔夫练习馆（二）旅游文化多功能会馆（婚宴准备中）多功能会馆（宴会进行中）演艺馆外景气膜旅游酒店会议中心外景汽车、商品展览馆西安兵马俑博物馆华侨城儿童乐园外景儿童乐园内景（三）工业环保建筑工地无尘施工垃圾填埋场施工垃圾填埋场外景化工废物处理场外景（四）军事与仓储雷达罩内外景仓储四、安装调试与售后服务（一）安装工期和工作内容根据实际情况和相关要求，一般安装、调试方案如下：基础设施达到安装条件后，气膜结构和配套系统到达现场并可开始安装，安装工期为10个工作日。人员配备如下：指挥1人，总工1人，技术人员6人，安装工人3035人。一般安装作业工作流程如下表所示：序号工作内容人员数量1234567891011备注1现场勘测32结构门安装123主体膜材安装304机械、控制系统调试35保温材料安装166整体调试检测67清理现场68退场全体说明1、技术人员负责基础勘测，进行必要的场地条件检查和清理；2、技术人员指导安装人员对结构门（旋转门、气锁门、应急疏散门）定位和固定；3、技术人员指导安装人员铺设主体膜、并进行组装、连接，锚固整个气膜结构；4、技术人员调试机械设备、调试控制系统、调试主体结构，并进行数据测量和对比和记录。（二）安装条件1、基础结构达到钢筋混凝土凝固要求；2、地面平坦、整洁干净，周围10米之内没有尖锐物和障碍物。（三）安装程序1、将主体膜按顺序铺开；2、人员分组，将各个分部进行组装和连接，连接使用专用的连接构件；3、人员分组，分组安装旋转门、气锁门和应急门的软连接，使用专用工具和连接件。保证软连接按点就位。4、使用专用的锚固件和测量工具，安装锚固系统。5、主体膜安装完毕后进行检查，认为没有问题后，启动机械单元并充气，边充气边进行安全检查和调整。6、整体气膜建筑完全充气后，进行相关数据的监测和测算，并对比，进行必要的数据复核，记录有关数据。7、如有需要，对气膜建筑进行必要的调整，确认没有位移和错误，再对保温材料进行调整。8、整体安装调试完毕后，进行最后的检查、监测和荷载试验。完全正确后进行验收和交接。（四）调整和检测内容1、气密性检测2、室内气压检测3、风感测试和检测4、荷载检测5、充气系统检测6、制冷系统检测7、供暖系统检测8、旋转门、气锁门、应急门检测9、控制系统检测10、建立检测记录档案。（五