充氣結構

充氣結構，又名"充氣膜結構",是指在以高分子材料製成的薄膜製品中充入空氣后而形成房屋的結構。充氣式 結構又可分為氣承式膜結構（Air-supported Membrane Structure）和氣脹式膜結構（或叫氣肋式膜結構） （Inflated Membrane Structure）。氣承式膜結構（索膜結構）是通過壓力控制系統向建築物內充氣，使室內外保持一定的壓力差，使覆蓋膜體受到上浮力，併產生一定的預張應力，以保證體系的剛度。室內設置空壓自動調節系統，來及時地調整室內外氣壓，以適應外部荷載的變化。由於跨中不需要任何支撐，因此適用於超大跨度的建築，一般用於大型體育館。氣脹式膜結構是向單個膜構件內充氣，使其保持足夠的內壓，多個膜構件進行組合可形成一定形狀的一個整體受力體系，這種結構對膜材自身的氣密性要求很高，或需不斷地向膜構件內充氣。最典型的充氣膜結構建築是水立方,水立方的內外立面充氣膜結構共由3065個氣枕組成，最大的達到70平方米，覆蓋面積達到10萬平方米，展開面積達到26萬平方米，是世界上規模最大的充氣膜結構工程，也是惟一一個完全由膜結構來進行全封閉的大型公共建築。

充氣結構於20世紀40年代開始應用，可作為體育場、展覽廳、倉庫、戰地醫院等。特別適宜於輕便流動的 臨時性建築和半永久性建築。充氣結構具有重量輕、跨度大、構造簡單、施工方便、建築造型靈活等優點；其缺點是隔熱性、防火性較差，且有漏氣問題需要持續供氣。

充氣結構主要有氣承式和氣囊式兩種結構形式。①氣承式結構是直接用單層薄膜作為屋面和外牆，將 周邊錨固在圈樑或地梁上，充氣后形成圓筒狀、球狀或其他形狀的建築物（圖1，見彩圖）。室內氣壓為室外氣壓的1.001～1.003倍。人和物通過氣鎖出入口進出。為減小薄膜拉力、增大結構跨度，氣承式結構薄膜上面可設置鋼索網。②氣囊式結構是將空氣充入由薄膜製成的氣囊，形成柱、梁、拱、板、殼等基本構件，再將這些構件連接組合而成的建築物（圖2）。氣囊中的氣壓為室外氣壓的2～7倍，故是一種高壓體系。

充氣結構一般按幾何非線性薄膜理論分析，用有限元法、迭代法等計算薄膜的內力和變位，並需考慮材料老化和強度下降的影響。

薄膜材料主要有玻璃纖維布、塑料薄膜、金屬編織物等，其中用得最多的是玻璃纖維布，其表面可塗聚四氟乙烯等類塗料，以增加耐久性和防火性。薄膜材料的接縫可採用熔接、粘接和縫合等三種形式。

氣承式結構的施工安裝是先架設圈樑或地梁，豎立出入口，鋪開薄膜材料，然後進行錨固連接，安裝充氣設備，關緊出入口，開動設備充氣。