在现代建筑与工程领域，气囊式膜结构作为一种独特且富有创新性的结构形式，正逐渐崭露头角。它融合了先进的材料科学与工程力学原理，为各类空间需求提供了新颖的解决方案。今天佛兰空间将带您深入了解气囊式膜结构，包含其定义、造型原理、应用场景、特点以及应用案例。
▲图片源于网络
一、什么是气囊式膜结构
气囊式膜结构是一种以柔性薄膜材料为主体，通过向膜内充气形成具有一定形状和承载能力空间结构体的建筑结构形式。
该结构主要依靠内部气体压力来维持膜体的形状，并承受外部荷载。
膜材料通常选用高强度、耐候性好且具有良好柔韧性的材料，如聚氯乙烯（PVC）涂层织物、乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFE）等。
这些材料不仅能够满足结构的强度要求，还能提供良好的气密性，确保内部气体压力的稳定维持。
二、气囊式膜结构的基本造型
1、球形与半球形
这类造型常见于一些小型的充气结构，如充气穹顶。其外形呈完整的球体或半球体，具有良好的空间完整性和对称性，能提供较大的内部空间，且在受力方面较为均匀，可有效分散外部荷载。
▲图为气囊式膜结构飞艇，来源于土木穹庐
2、圆柱形
圆柱形气囊式膜结构通常具有规则的长条形外观，常用于一些对空间连续性有要求的场所，如通道、长廊等。其侧面为直筒状，两端可根据实际需求进行封闭或开放设计。
▲图为Expo2025SpanishPavilion，源于SADRIJPYZ新环境艺术设计
3、异形造型
随着设计理念的不断创新，气囊式膜结构也能够实现各种异形造型。『设计师』可以根据场地条件、功能需求以及美学要求，通过对膜体的裁剪和充气方式的控制，塑造出独特的空间形态，为建筑带来强烈的视觉冲击力。
▲图为《漂浮的幻想》源于SADRIJPYZ新环境艺术设计
三、气囊式膜结构的工作原理
气囊式膜结构的工作原理基于气体压力与膜体张力的相互平衡。当向膜内充气时，内部气体压力会使膜体向外扩张，从而产生张力。
这种张力均匀分布在膜体表面，使得膜结构能够保持稳定的形状。同时，外部荷载（如风力、雪荷载等）通过膜体传递到内部气体压力上，由气体压力与膜体张力共同抵抗。
例如，在风力作用下，迎风面的膜体张力会增加，以抵御风的推力；而在雪荷载作用下，膜体向下的变形会使内部气体压力相应调整，维持结构的稳定性。
四、气囊式膜结构的应用
五、气囊式膜结构的特点
✅ 核心优势
1、施工迅捷：轻便构件+简易安装，工期缩短50%+
2、成本优化：材料节省30%+人工成本降低
3、造型自由：支持复杂曲面/异形设计
4、绿色可循环：拆卸后重复利用率达80%+
⚠️ 使用注意
1、严格密封：需定期检漏（建议每季度1次）
2、荷载限制：雪载≤50kg/m² / 风载≤0.5kN/m²
3、寿命周期：常规膜材使用寿命8-15年
六、气囊式膜结构的应用案例
1、2002年瑞士博览会Arteplage展馆
2002年瑞士博览会在苏黎世Neuchatel建造的名为艺术海滩（Arteplage）展馆，三个一致的气囊膜，直径约为100.0m圆形碟状，上翘外衬边为骨架式膜，36根柱支承，是迄今最大的一组气囊膜建筑。
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2、瑞士Aigle自行车竞技场
该竞技场平面为椭圆形气囊膜，尺寸为90.8m×66.83m，面积5000㎡，由28根柱支撑。上下28根径向索连接中心直径5m的圆与周围支承柱，对气囊膜加劲和稳定，整体形似自行车毂辘。在周边三角形桁架内为两环正方宝石形整体张拉单元，下部径向索与垂直压杆端连接，上端连接稳定索，并为气囊膜下层支点。
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3、斯达黎加的Oxigeno
位于哥斯达黎加的Oxigeno是一个14.5万平方米的购物娱乐目的地，是世界上最大的屋顶公园之一。其美食广场的屋面采用ETFE气囊式膜结构。气囊直径45m，投影面积1600m²，ETFE膜材厚度0.25mm。采用索网加强，索网的网格尺寸1.2m。
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4、气囊户外帐篷蒙古包
充气蒙古包的设计上选用了典型蒙古包和仙人柱的形制。哈纳部分增加了不同大小的窗户，陶脑部分改为透『明星』️空天窗。通过点式和线式两种热合工艺，形成了充气蒙古包外观造型。
充气蒙古包宜做直径3-10米，也可定做更大规格。对于4米充气蒙古包来说，重量可达到45kg。10分钟快速充气搭建完成，15分钟泄气收纳折叠完成。收纳折叠后体积从34.34m³变成0.8m³，可放入车的后备箱，车载式的充气蒙古包改变了传统蒙古包的运输方式。
双层PVC气囊墙使充气蒙古包有较好的保温性和隔热性，同时具备了防潮防水的特性。材料的透光特质，使得充气蒙古包夜晚的发光方式特别，让草原上的人更容易找到方向和目的地。
▲该案例图文源于谷德网
5、气囊式基坑气膜
四川省人民医院综合科研大楼建设项目中的气囊式基坑气膜是目前我国西部地区建筑工地基坑施工中首次应用的“气囊式”充气膜，气膜覆盖面积约1200平方米，最大跨度达44米，高度6米，是一种兼具防尘性、降噪性、便捷性、智能性和安全性的新型基坑气膜。该气膜采用强度大、耐久、耐高温『紫外线』的PVDF新型建筑材料，通过双层膜+保温棉的方式结合，具有非常显著的隔音和保温隔热效果。
6、气囊建筑模版
从空气负形到蘑菇混凝土实体，该建筑模板由多组异形充气气囊构成，通过精准控制气囊的负空间造型，使浇筑成型的混凝土表面呈现出巴洛克建筑”剖碎空间”般的流动肌理。这种创新工艺重新诠释了建筑实体与过渡空间的关系，将动态力量可视化于凝固的混凝土形态之中。
▲该案例图文源于谷德网
7、气囊艺术装置
新韩国花园由莫斯科设计团队SKNYPL设计，采用ETFE材料制成。花园中由ETFE材料制成的充气装置，单个或组合在一起作为类似于梁、拱、平板等受力结构构件，通过向单个膜构件内充气（常为室外气压的2-7倍），使其保持足够的内外压差，从而形成气囊式膜结构。
▲该案例图文源于网络
气囊式膜结构作为一种创新的建筑结构形式，以其独特的造型、快速的施工速度、良好的成本效益等优点，在多个领域得到了广泛应用。尽管它存在一些局限性，但随着材料科学和工程技术的不断发展，这些问题有望逐步得到解决。未来，气囊式膜结构将会在更多领域发挥重要作用，为人们创造出更加丰富多样的空间体验。
以上就是关于气囊式膜结构的分享，如您感兴趣，可咨询佛兰空间。
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深圳市佛兰空间膜结构有限公司，一家专业从事空间结构建筑一体化的公司，在惠州设有专业膜材制作加工生产基地，拥有一批国内外最早从事膜结构的『设计师』、裁剪师和一支技术娴熟的安装队伍。
16年来我们致力于膜结构建筑前沿领域的开发和应用，专项研发了一系列具有针对性的屋盖系统，并获得多项专利产品，已为1000+客户在相关体育设施体育领域（体育看台、球场、健康驿站等）、公共设施领域（商业、文化、娱乐、景观、交通等）、环保设施领域（煤棚、污水池除臭罩、污染地块修复等）、工业设施领域（仓库、厂房等）提供集设计、施工、安装、维护为一体的钢膜结构、屋盖系统工程服务。
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