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(wěn)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(wěn)定性是依靠互反向的曲率來保障，因此需制作成凹凸的空間曲面，故習慣上又稱空間膜結構。

　　古老的膜結構在公元前幾千年就已經(jīng)出現(xiàn)，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、中國漢朝時代到十九世紀末，膜結構幾乎處于一個停滯發(fā)展的階段。直到第二次工業(yè)革命,化學工業(yè)和工程力學迅速發(fā)展，高分子合成材料技術得到大力改進，膜材料擺脫茹毛飲血的狀況,現(xiàn)代膜結構才開始蓬勃發(fā)展。另外，兩次世界大戰(zhàn)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)明的電力鼓風機將膜布吹脹，作野戰(zhàn)醫(yī)院，但沒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上的西德館，其以輕質透明有機織片作為頂部結構，開了膜結構商業(yè)化的先河。1970年日本大阪萬國博覽會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）的進步分不開的，下面先介紹膜材料。