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摘要：随着经济的发展和计算机模拟计算软件计算的发展，大空间的膜结构的作用会更加广泛，膜结构作为一种全新的建筑形式，与传统的直线建筑风格不同，采取曲面造型，具有极强的艺术感染力，以及大跨度、安全性、自洁性等优势，在建筑领域中得到了广泛应用普及，对我国建筑工程的可持续发展有重要意义。因此，本文对膜结构技术的体系类型、应用进展情况进行研究，以供参考。
关键词：膜结构；技术体系；应用进展；建筑
一、膜结构技术的体系研究
膜结构是使用辅助结构以及强度较高的柔性薄膜材料共同形成的一个整体性结构，这类结构内部往往具有一定程度的预张应力，主要被作为建筑物的主体结构或是覆盖性外观结构，归属于窄间结构类型。随着膜结构技术体系的不断发展，膜结构类型逐渐呈现出多元化发展趋势，由张拉膜结构、气承式膜结构、气枕式膜结构等多种结构类型组成，不同结构类型的使用功能、适用范围也有所不同，具体如下。
1.张拉膜结构
这一结构主要由辅助支承结构与曲面单元加以组成。其中，单一的支承结构无法作为一种可保持稳定状态的受力体系。如若曲面单元受到环境、外力碰撞等因素影响出现破损问题时，将对张拉膜结构的受力体系造成严重影响，存在一定的安全隐患，这也是张拉膜结构的主要技术缺陷。例如，在某张拉膜结构中，曲面单元为伞形状，支承结构由若干数量的拉索以及钢管构成。当曲面单元出现破损问题时，支承结构将在短时间内产生坍塌现象。针对这一问题，技术人员可选择在支承结构中设置脊索、稳定索等配件。如此，在曲面单元严重破损的前提下，也不会引发支承结构坍塌等安全事故的出现。同时，张拉膜结构还具有轻质、雕塑感、柔性、安全性等特征。此外，在张拉膜结构设计环节，应注重保证膜面稳定保持张紧状态；在发挥预期支承作用的基础上，尽可量简化支承结构，以此展示建筑膜结构独特的美学价值；综合分析建筑工程的等级、使用用途、防火要求、周边区域气候条件等多项因素，做好膜材选材工作。
2.气承式膜结构
这一膜结构指，将膜面在支承结构与地基基础周边区域中进行闭合固定处理，无需设置梁柱等支承构件。在这类膜结构建筑使用过程中，在指定位置设置风机等设备，持续向建筑内部结构中送入新风，将膜结构内外压力差稳定控制在一定范围内。如此，膜结构将如肥皂泡一样漂浮。而在风机设备出现运行故障、或是停止送风后，膜结构曲面单元将缓慢向下掉落，存在一定的安全隐患。为解决这一问题，在气承式膜结构建筑设计环节，设计人员可选择在指定位置设置支架结构。气承式膜结构的代表性建筑包括1970年世博会美国馆、东京体育馆等等。
3.气枕式膜结构
从外观造型结构层面来看，这类膜结构建筑形似充气枕头，其原理也与其一致，将膜面用作为封闭构件，向膜结构中充入空气，膜材在气压的支撑作用下，保持曲面形状，具有一定的张力与刚度。随后由若干膜封闭构件进行拼装组合，即可形成较为稳定的整体性受力体系。气枕式膜结构的代表性建筑包括1970年世博会日本富士馆、德国慕尼黑安联球场、大连体育中心体育场等等。同时，受到外力碰撞等因素影响，在气枕式膜结构建筑使用过程中，偶尔出现泄压、漏气等问题。因此，还应在膜结构中设置若干数量的气压传感器、充气装置。
4.框架支承式膜结构
这类膜结构较为常见，将曲面单元作为建筑主体结构的围护结构，且支承结构为结构承重体系，具有极高的安全系数，曲面单元在出现严重破坏现象时，也不会对膜结构与建筑主体结构的稳定性能与使用安全造成影响干扰。但是，这类膜结构的透光性能较差。目前来看，框架支承式膜结构的代表性建筑为我国上海国际博览中心、八万人体育场与南宁国际会展中心。
二、膜结构技术的应用进展
1.材料类型
在膜结构技术体系发展过程中，常用膜材料主要为高分子复合材料与基层涂层材料。
其中，高分子复合材料指，对ETFE材料进行处理制作而成的一种高强度薄膜材料，具有良好的透明性，在使用ETFE膜材建造膜结构时，可以替代传统的建筑玻璃幕墙系统。而基层涂层材料由涂层与基材加以组成。涂层材料由PTFE材料与PVC材料，基材有聚酯纤维等材料。各种材料对比来看，PVC膜材具有良好的变性能力与弹性变形性能，但这类材料的耐久性较差。PTFE材料具有一定的透光性与水/气密性，主要被用于建造充气式膜结构。
此外，PVDF膜材在膜结构领域中也得到了广泛应用，作为一种以玻璃纤维素、聚酯纤维为主体材料的基材，具有良好的抗撕裂性能、防火性能、耐水性能、抗拉性能与透光性。以PVDF为主体材料的膜结构，其使用寿命与PVC膜结构类似，均为15-20年，可以大幅提高膜结构的使用寿命。同时，这类膜材还具有质地轻盈、自我清洁能力墙、透光率高、柔韧性好等优势。
2.膜结构安全性检测
在我国建筑业发展过程中，虽然施工技术体系的不断完善，虽然膜结构技术在建筑领域中展露出广阔的应用前景。但是，在技术实际应用过程中，由于结构较为特殊，受到环境因素的干扰影响，存在一定的安全隐患。同时，膜结构的设计、数值计算难度较大，受到人为因素影响，时常出现各类技术问题，难以为膜结构稳定性与使用安全提供保障。因此，在技术应用过程中，企业应开展以下安全性检测试验，评估膜结构安全系数，发现并解决各项技术问题。
（1）膜面应力检测。基于膜面的应力叠加与刚化原理，企业配置适当型号的应力测量设备。在应力测量过程中，测量设备将会向膜结构曲面单元施加适当的应力。随后，观察膜面在外荷载影响下所产生的面外位移量。最后，导入特定计算公式，掌握膜结构的膜面应力以及膜面外位移量二者之间的关系，即可获取膜面应力值，将测量结果与相关施工规范进行对照分析。
（2）索力检测。工作人员可选择采取电磁感应检测方式，对膜结构中钢索的内力状态开展检测工作，在不影响钢索内力情况的基础上，对测量过程中电力值与电流值的变化过程进行记录、分析，即可准确评估钢索的应力状态。
3.应用与发展前景
在建筑行业早期发展阶段中，受到材料与工艺限制，主要以土石结构作为建筑的结构主体类型。而随着材料学的不断发展，以及各类新型复合材料的陆续问世，土石等天然材料普遍存在强度低、抗拉强度差的问题，难以切实满足现代建筑工程的建设需求。在这一行业发展背景下，建筑结构体系不断优化发展，逐渐以轻型受拉结构体系为主要发展趋势，膜结构技术体系应运而生，具有诸多应用优势。例如，膜结构的跨度较大，无需在内部设置支承结构，建筑工程的空间使用面积得到增大。
此外，随着技术体系的不断完善，为切实满足不同类型建筑工程的使用需求，膜结构技术与体系类型也逐渐呈现出多元化发展趋势，如以上提及的张拉膜结构、气承式膜结构、气枕式膜结构等多种结构类型，不同类型膜结构的特征、使用功能、应用前景都有所不同。同时，在膜结构设计环节，设计人员也可基于工程设计要求，对不同类型的膜结构体系进行组合运用，有效克服单一膜结构体系存在的技术问题。例如，在某建筑工程中，设计人员为克服气枕式膜结构面临的气压监测与充气问题，最终选择在膜结构中增设弹簧压杆，创新性搭建起弹簧压杆支承式EIFE膜枕单元，使用伞形膜面单元替代了原有的碗形膜面单元。在确保两侧膜面可以稳定保持受拉状态的同时，还可以消除弹簧压杆所造成的视觉遮挡效果。
结语
综上所述，近年来，虽然膜结构技术体系不断被完善补充、在建筑领域中得到广泛应用，取得了诸多显著成果。但在膜结构技术应用过程中，仍面临诸多技术问题有待解决，且各类膜结构类型都存在一定的缺陷。因此，技术人员必须加强对膜结构技术的研发力度，及早克服各项技术难点，树立创新意识，为膜结构技术的大规模应用普及提供坚实基础。
参考文献：
[1]张其林.膜结构技术研究和应用进展[J].施工技术，2010，39（05）.
[2]李薇娜.广州新客站ETFE膜结构技术应用[J].广东土木与建筑，2011，18（04）.
[3]张其林.膜结构体系的应用和发展[J].世界建筑，2009（10）.