空間膜結構設計：膜結構概念、起源和發(fā)展

　　膜結構(Membrane Structure)，也即張拉膜結構(Tesioned Membrane Structure)，是依靠膜材自身的張拉力和特殊的幾何形狀而構成的穩定的承力體系。膜只能承受拉力而不能受壓和彎曲，其曲面穩定性是依靠互反向的曲率來(lái)保障，因此需制作成凹凸的空間曲面，故習慣上又稱(chēng)空間膜結構。

　　古老的膜結構在公元前幾千年就已經(jīng)出現，最早是由天然枝條和獸皮搭成的帳篷(Pavilion)，然后發(fā)展到由鐵木和帆布制作成各種各樣的形狀。但是，從歐洲古羅馬帝國、中國漢朝時(shí)代到十九世紀末，膜結構幾乎處于一個(gè)停滯發(fā)展的階段。直到第二次工業(yè)革命,化學(xué)工業(yè)和工程力學(xué)迅速發(fā)展，高分子合成材料技術(shù)得到大力改進(jìn)，膜材料擺脫茹毛飲血的狀況,現代膜結構才開(kāi)始蓬勃發(fā)展。另外，兩次世界大戰也加快了膜結構的發(fā)展。

　　1917年美國蘭徹斯特建議利用新發(fā)明的電力鼓風(fēng)機將膜布吹脹，作野戰醫院，但沒(méi)有真正成為使用的產(chǎn)品。1946年，一位名為貝爾德的人為美國軍方做了一個(gè)直徑 15m圓形充氣的雷達罩，由此而衍生出了新的膜結構工業(yè)產(chǎn)業(yè)。最受人注目的是1967年Frei Otto設計的加拿大蒙特利爾博覽會(huì )上的西德館，其以輕質(zhì)透明有機織片作為頂部結構，開(kāi)了膜結構商業(yè)化的先河。1970年日本大阪萬(wàn)國博覽會(huì )上一座氣承式膜結構的擬橢圓形美國館（尺寸140×83.5m），首次采用了聚氯乙烯(PVC)涂層的玻璃纖維織物，這是世界上第一個(gè)大跨度的膜結構。以后，膜結構象雨后春筍，迅速發(fā)展。

　　膜結構的發(fā)展總是和膜材（Membrane Material）的進(jìn)步分不開(kāi)的，下面先介紹膜材料。