“泡泡大楼”

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“泡泡大楼”

  气泡,在自然界里是很多的。蓝蜻蜒的翅膀由很细的薄膜肋构成,肋之间就是一张极薄而柔软的薄膜,那是不封闭的“气泡”,叫做不封闭的充气结构,类似的还有蝙蝠的翅膀。像青蛙的嚢袋的“气泡”,叫做封闭的充气结构,其他还有,如鱼肚中的“气泡”,动物身上贮存尿的嚢袋等。现在,封闭的充气结构在建筑上已广为应用。

  充气的封闭薄膜有一个很好的受力性能,那就是各处的表面张力都相同,由于用材少、重量轻,因而是一种很好的建筑结构。

  最早设想把充气结构用来建造房屋的是英国工程师兰切斯特,他在1918年取得了关于此事的一项专利,并设计了直径为650米的充气结构,但遗憾的是他过早地离开了人世,没有使理想成为现实。

  1970年日本大阪世界博览会上,博览会的游乐场采用在一根立柱上的充气结构,在立柱顶端有向四周布置的缆索挂着四周布置的一个个充气结构,充气结构的另一端支承在离顶端不远的立柱环上,当缆索收紧时,蘑茹状的充气结构就收拢,撑开时就像一个大圆盘,其最大直径可达35米,博览会上这种红黄相间、向不同角度撑开的一个个“蘑菇”,为游乐场增添了节曰的欢乐。

  充气结构还可以用来作水坝。由英伯逊设计的水坝在1957年建成,水坝高1.5米,长40米,充气薄膜用螺栓固定在水下的混凝土基础上,可以充气、放气以调整水坝的高度。目前,充气水坝已经发展到高可4米,长可达600米。假如给充气水坝定期地涂以海普隆(高级涂料),寿命可达20年以上。充气水坝造价便宜,比一般水坝可节省75%的造价,而且施工简单。

  充气的帐篷千姿百态,由英国M.L.航空公司设计制造的一系列充气夹心板可以构成大小不同、形状各异的任何多边形的帐篷。

  英国的军事工程试验处,1965年设计制造了军用充气桥,桥跨度5.5米,桥本身很轻,只有350千克重,打仗时,遇到小河可随时充气让卡车通行,用完则放气缩小成一小团让卡车运走。

  充气结构打破了传统的建筑结构形式,在有压气体压力的调整下,只要塑造出封闭的外形,任何形状都可以实现。它不存在梁、柱等构件,当充气结构受力时,结构内受压气体把力传给整个结构,充气表面薄膜各处受力相同。

  1970年日本大阪世界博览馆中,日本的富士馆因其体量宏大、造型新颖而大出风头。它由16根直径为4米、长度为78米的充气管柱组成,把它们两头分别安置接地,于是中间拱起形成一个个拱门,由于圆形平面,两头接地的一个个拱门随着跨度的不同(最大的跨度为圆形平面的直径)拱起的高度也不同,造成马鞍形的外形,充气管由聚乙醇薄膜制成,外涂海普隆,内涂聚氯乙烯。

  美国在1959年建造了波士顿艺术中心剧场,有2000多个座位,建筑平面为圆形,直径44米,采用气垫屋顶,层顶的中央高7米,飞垫式屋顶铆固在钢制多边形体的各个柱上。

  气泡泡能盖成大楼,能盖成很大很大的“大楼”,甚至使你不敢想象。

  德国充气结构专家奥托曾设计了充气薄膜与网壳相结合的巨大的罩,其直径为2000米,高为240米,可以覆盖拥有15000〜45000居民的城市。在寒冷的北极,有了这样一个“罩”,就可以调节气候,就可以开发北极了。所以,奥托的设计又叫做“北极城设想“。

  美国建筑师富勒,也是一位充满想象力的工程师,在1962年,他也设计了用充气薄膜与网壳结合的圆穹,直径为3200米,想把纽约的整个曼哈顿地区罩起来,这就是建筑中最著名的“乌托邦”充气结构。