气膜体育馆

气膜建筑系统的内部空间中，所有因素：气压、温度、湿度、新风量、照度等，皆可按需控制，提供舒适宜人的室内环境 。因此，气膜十分适合于各种体育场馆的建设。

（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。

（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， 

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250～500Pa，约0.0025～0.005个大气压（1大气压=10⁶Pa）。

1、气膜建筑的安全性
气膜结构通常内外气压差为250Pa，约0.0025个大气压（相当于正常建筑1层与9层的气压差）
气膜建筑是采用内外气压差支撑的新型建筑结构，在安全范围内，气膜内部空间的气压 越大，能够抵御的风荷载，雪荷载的能力也越高，从而气膜建筑产生形变的可能性就越小，也就越安全。
例如，气压在1.75英寸水柱时会跟承受每小时80英里的风相当。如果压力不能到达抵抗风雪的安全值，结构就有坍塌的危险 。
气膜建筑的主入口，全面满足人员和车辆的进出。所有出入口全部釆用模块设计，并严格遵循北美规范，牢固、安全。
假若气膜建筑因不可抗拒因素发生意外导致缓慢坍塌，则气膜屋面下降到据地面2米所需的时间不会少于30分钟，保证足够逃生时间。
建筑备用入口可配旋转门、应急门(消防出入口)、双开门以及气锁式通道。当紧急情况发生时，由内部外推即可出门, 从建筑物内迅速撤出，保证人员安全。
2、气膜建筑经济性
传统结构建筑，随着跨度的增加，单位面积建造成本会呈几何倍数增加；
气膜建筑恰好相反，随着跨度的增大（最大可达180米），单位面积建造费用呈下降趋势。（超过30米跨度时，气膜建筑的建设成本可以比传统建筑降低50%以上。）
气膜建筑的空调和采暖能耗大大低于传统建筑。
30多年跟踪记录，全球超过1000个成功案例显示，气膜建筑空调和采暖所需的能耗仅为传统建筑的 10% → 30%。气膜建筑后期基本不需要维护，为持续性高水准，低成本经营提供保障。
北美和欧洲公认绿色节能建筑(LEED)
热反射系数（SR 85%）和散热系数性能（IE 83%）
气膜结构密闭性
良好的保温材料（R-Value）
3、气膜建筑舒适性
在传统建筑中，建筑内部的气压、湿度、新风量等因素不可人为控制。
气膜建筑系统的内部空间中，所有因素：气压、温度、湿度、新风量、照度等，皆可按需控制，提供舒适宜人的室内环境 。
有效的利用膜材对光的高反射率为建筑内部提供均匀、无晃眼的照明效果
搭配使用透光膜(透光率25%)达到日间充分利用自然光的效果
独特照明设计，将光源直射到内膜并形成真正的二次反射照明
悬吊式二次反光照明
整体节约30%的照明费用
提供100%的光照效果
漫射光照度均匀 无眩光
无论是网球 篮球还是对照明要求苛刻的羽毛球运动都可完全满足它们对灯光的需要
全面满足各项体育比赛的照度要求
4.气膜建筑便捷性
气膜建筑系统是大型场馆的建筑提供最快速灵活的建筑方式
现场施工不超过一周，这是任何建筑结构都无法达到的，同理也为您节省工程管理的成本
建筑方式的灵活可满足客户多种需求，对基础要求低，自重轻可建筑于原有建筑之上，可随时搬迁。

（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5～8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7～10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1～3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