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無論從材料屬性還是結構來看,ETFE氣枕式膜結構都可(kě)謂是一種柔性結構。同衆多(duō)建築材料強調材料強度不同,ETFE膜材展現的是其延展能(néng)力。同鋼材、水泥或玻璃相比,ETFE膜23.5N/mm2的低應力條件下就會屈服。但事實也表明,從延展至最終撕裂,ETFE膠可(kě)延他(tā)至原在尺寸的4倍。因此ETFE膜非常适合充氣結構,通過注入氣體(tǐ)撐起膜面并保持膜面緊繃。雖然其内部氣壓值隻維持在200~600Pa之間,相當于0.2%-0.6%的汽車(chē)輪胎内氣壓,但這已足以保障膜面抵禦外來的風雪(xuě)荷載。雖然來自氣枕内部的預應力與外部活荷載均臨近ETFE膜的屈服點但ETFE材料的抗拉能(néng)力與延展性能(néng)杜絕了破壞的發生。這意味着ETFE氣枕式膜結構要遠(yuǎn)強于由木(mù)材、鋼鐵、鋁材或其他(tā)建築材料組成的結構體(tǐ)系.

1968年,雷諾·班漢姆通過與既有(yǒu)結構的對比描述了充氣式膜結構的性能(néng),“建築就像處在内外環境之間的銜接體(tǐ),在某種程度上,一旦我們意識到這些已有(yǒu)建築發生這樣的情況(滴水的聲音、瓦片紛飛、窗子吱吱作(zuò)響),便可(kě)認定這些銜接出現了故障。但充氣式結構卻具(jù)有(yǒu)自行調節、修複的能(néng)力。如果它不發生顫動或吱吱作(zuò)響,反而意味着出現了故障。膜材自行調節功能(néng)與那些辦(bàn)公(gōng)大樓上的玻璃幕牆相比可(kě)謂是真正生态意義上的‘皮膚’。”

在班漢姆實驗性的小(xiǎo)型充氣穹頂中(zhōng),他(tā)補充道:“充氣的美在于支撐體(tǐ)間會直接産(chǎn)生連鎖性的反應。任何來自該穹頂結構内外的輕微觸動——甚至是大聲說話——都會引發膜面的一系列反應。這與任何來自昂貴計算機的幹預都無關,僅僅是由于内外存在壓差造成的。這種使用(yòng)者與建築物(wù)之間的關系,看似是各行其道實則息息相關。

雖然班漢姆特指的是氣承式充氣結構,但他(tā)對于自行調節膜的論述同樣适用(yòng)于氣枕式膜結構。充氣後,ETFE氣枕的内部壓力、表面張力與膜面曲率達成某種形式上的平衡。并非是依靠材料自身強度承載壓力,ETFE氣枕通過形變吸收能(néng)量、緩沖速度,與材料不同,氣枕的這種形變是可(kě)逆的。當荷載加大,氣枕将會變硬,膜材曲率增高,從而更好地承載壓力。膜材與氣枕協調形變最終促成了一套主動完善的自行調節系統。

充氣後的ETFE氣枕重量約為(wèi)傳統密閉式結構的百分(fēn)之一,從而極大減少了基礎所需承擔的固有(yǒu)荷載。規格化生産(chǎn)的普通玻璃,其最大跨度隻有(yǒu)1.5m,而單向承載的ETFE氣跨度可(kě)達3~5m,雙向承載高達1m。足夠大的跨度模數保證了在無需二級支撐結構的情況下,主體(tǐ)結構即可(kě)形成對氣枕的支撐。除了滿足跨度和承載力的需求,主體(tǐ)結構還需考慮變形及扭曲等。ETFE氣枕即便是在通常結構的支撐情況下,也會産(chǎn)生變形和偏移,因此為(wèi)了消除這種形變,膜材與結構主體(tǐ)應設計成柔性連接。