索膜結構

　　
　　索膜結構：是用高強度柔性薄膜材料經受其它材料的拉壓作用而形成的穩定曲面，能承受一定外荷載的空間結構形式。其造型自由、輕巧、柔美，充滿力量感，阻燃、制作簡易、安裝快捷、節能、易于、使用安全等優點，因而使它在世界各地受到廣泛應用。
　　索膜結構作為新的建筑形式于本世紀五十年代在國際上開始出現，至今已有六十多年的歷史，特別是到了七十年代以后，膜結構的應用得到了迅速發展。膜結構的出現為建筑師們提供了超出傳統建筑模式以外的新選擇。膜結構一改傳統建筑材料而使用膜材，其重量只是傳統建筑的三十分之一。而且膜結構可以從根本上克服傳統結構在大跨度（無支撐）建筑上實現時所遇到的困難，可創造巨大的無遮擋的可視空間。其造型自由輕巧、阻燃、制作簡易、安裝快捷、節能、易于、使用安全等優點，因而使它在世界各地受到廣泛應用。另外值得一提的是，在陽光的照射下，由膜覆蓋的建筑物內部充滿自然漫射光，無強反差的著光面與陰影的區分，室內的空間視覺環境開闊和諧。夜晚，建筑物內的燈光透過屋蓋的膜照亮夜空，建筑物的體型顯現出夢幻般的效果。這種結構形式特別適用于大型體育場館、入口廊道、小品、公眾休閑娛樂廣場、展覽會場、購物中心等領域。
　　
　　張拉膜結構
　　
　　
　　張拉膜結構(Tesioned Membrane Structure) ，是依靠膜自身的張拉應力與支撐桿和拉索共同構成機構體系。在陽光的照射下，由膜覆蓋的建筑物內部充滿自然漫射光，無強反差的著光面與陰影的區分，室內的空間視覺環境開闊和諧。夜晚，建筑物內的燈光透過屋蓋的膜照亮夜空，建筑物的體型顯現出夢幻般的效果。張拉膜結構特別適合用來建造城市標志性建筑的屋頂，如體育與娛樂性場館，需有廣告效應的商場、餐廳等。城市的交通樞紐是城市命脈的關鍵性建筑，使用功能要求建筑物各組成單元的標志明確。因而近來年，這類建筑越來越多采用膜結構。建筑膜材料的使用壽命為 25 年以上。在使用期間，在雪或風荷載作用下均能保持材料的力學形態穩定不變。建成于 1973 年的美國加州La Verne 大學的學生活動中心是已有 23 年歷史的張拉膜結構建筑．跟蹤測試與材料的加載與加速氣候變化的試驗，證明它的膜材料的力學性能與化學穩定性指標下降了 20 %至 30 %，但仍可正常使用。膜的表層光滑，具有彈性，大氣中的灰塵、化學物質的微粒極難附著與滲透，經雨水的沖刷建筑膜可恢復其原有的清潔面層與透光性。
　　PTFE建筑膜材
　　
　　PTFE膜材是在超細玻璃纖維織物上涂以聚四氟乙烯樹脂而成的材料。這種膜材有較好的焊接性能，有優良的抗紫外線、抗老化性能和阻燃性能。另外，其防污自潔性是所有建筑膜材中最好的，但柔韌性差，施工較困難，成本也十分驚人。在蓋格公司領導下，美國的杜邦公司、康寧玻纖公司、貝爾德建筑公司、化纖織布公司共同開發永久性膜材。其加工方法是把玻纖織物多次快速放入特氟隆熔體中，使織物兩面皆有均勻的特氟隆涂層，使永久性的PTFE膜正式誕生。此后永久性膜結構正式在美國風行，許多學者對膜結構進行了深入的研究。20年后跟蹤檢測結果表明，這種膜材的力學性能與化學穩定性指標只下降了20%~30%，顏色也幾乎沒變，膜的表層光滑，具有彈性，大氣中的灰塵、化學物質微粒極難附著與滲透，經雨水沖刷建筑膜可恢復其原有的清潔面層與透光性，這足以顯示出PTFE膜材的強大生命力和廣闊的市場前景。
　　玻纖PVC建筑膜材
　　這種膜材開發和應用得比較早，通常規定PVC涂層在玻璃纖維織物經緯線交點上的厚度不能少于0.2mm，一般涂層不會太厚，達到使用要求即可。為提高PVC本身耐老化性能，涂層時常常加入一些光、熱穩定劑，淺色透明產品宜加一定量的紫外吸收劑，深色產品常加炭黑做穩定劑。另外對PVC的表面處理還有很多方法，可在PVC上層壓一層極薄的金屬薄膜或噴射鋁霧，用云母或石英來防止表面發粘和沾污。玻纖有機硅樹脂建筑膜材。有機硅樹脂具有優異的耐高低溫、拒水、抗氧化等特點，該膜材具有高的抗拉強度和彈性模量，另外還具有良好的透光性。美國歐文斯克寧公司開發的Vestar膜材就采用這種樹脂對玻璃纖維布涂覆而制成的，目前這種膜材應用的不多，生產廠家也較少。玻纖合成橡膠建筑膜材。合成橡膠（如丁腈橡膠，氯丁橡膠）韌性好，對陽光、臭氧、熱老化穩定，具有突出的耐磨損性、耐化學性和阻燃性，可達到半透明狀態，但由于容易發黃，故一般用于深色涂層。膨化PTFE建筑膜材。由膨化PTFE纖維織成的基布兩面貼上氟樹脂薄膜即得膨化PTFE建筑膜材。由于它的造價太高，一般的建筑考慮到成本和性能兩方面，很少選用這種膜材，目前國外的生產廠家也不多。
　　ETFE建筑膜材
　　由ETFE（乙烯-四氟乙烯共聚物）生料直接制成。ETFE不僅具有優良的抗沖擊性能、電性能、熱穩定性和耐化學腐蝕性，而且機械強度高，加工性能好。近年來，ETFE膜材的應用在很多方面可以取代其他產品而表現出強大的優勢和市場前景。這種膜材透光性特別好，號稱“軟玻璃”，質量輕，只有同等大小玻璃的1%；韌性好、抗拉強度高、不易被撕裂，延展性大于400%；耐候性和耐化學腐蝕性強，熔融溫度高達200℃；可有效的利用自然光，節約能源；良好的聲學性能。自清潔功能使表面不易沾污，且雨水沖刷即可帶走沾污的少量污物，清潔周期大約為5年。另外，ETFE膜可在現成預制成薄膜氣泡，方便施工和維修。ETFE也有不足，如外界環境容易損壞材料而造成漏氣，維護費用高等，但是隨著大型體育館、游客場所、候機大廳等的建設，ETFE更突顯自己的優勢。目前生產這種膜材的公司很少，只有ASAHIGLAS（AGC）、日本旭硝子、德國科威爾等少數幾家公司可以提供ETFE膜材，這種膜材的研發和應用在國外發達國家也不過十幾年的歷史。剛剛竣工的北京奧運會場館“鳥巢”和“水立方”膜結構采用ETFE膜材，是目前國內最大的ETFE膜材結構建筑，膜材采用進口產品。“鳥巢”采用雙層膜結構，外層用ETFE防雨雪防紫外線，內層用PTFE達到保溫、防結露、隔音和光效的目的。“水立方”采用雙層ETFE充氣膜結構，共1437塊氣枕，每一塊都好像一個“水泡泡”，氣枕可以通過控制充氣量的多少，對遮光度和透光性進行調節，有效地利用自然光，節省能源，并且具有良好的保溫隔熱、消除回聲，為運動員和觀眾提供溫馨，安逸的環境。目前國內膜結構發展振奮人心，隨著一些大型體育館、候機大廳等建設以及2010年上海世博會和廣州亞運會等國際盛會的舉辦，為中國膜結構的發展帶來了機遇和挑戰。尤其在膜材方面，中國起步晚，技術水平低，大部分膜材還主要依靠進口。PTFE、PVC和表面改性的PVC、ETFE等膜材是市場的主流，應用比較廣泛。中國已有PTFE膜材的自主知識產權，性能也基本達到國外同類產品的要求。很多公司、科研單位以及高校都在進行PVC表面涂層材料的研究，如PVDF、納米TiO2表涂劑等的研究已初見成效，另外在表面防污自潔處理方面的研究如仿生荷葉構筑微粗糙表面也開始起步。在引進世界一流的生產設備和工藝技術的同時，加緊消化吸收并改進創新，盡快開發適合中國市場需求的膜材表面處理技術，對提升中國整個產業用紡織品產品檔次和市場競爭力都具有重要意義。
　　設計理念
　　拉索共同構成機構體系。在陽光的照射下，由膜覆蓋的建筑物內部充滿自然漫射光，無強反差的著光面與陰影的區分，室內的空間視覺環境開闊和諧。夜晚，建筑物內的燈光透過屋蓋的膜照亮夜空，建筑物的體型顯現出夢幻般的效果。張拉膜結構特別適合用來建造城市標志性建筑的屋頂，如體育與娛樂性場館，需有廣告效應的商場、餐廳等。城市的交通樞紐是城市命脈的關鍵性建筑，使用功能要求建筑物各組成單元的標志明確。因而近來年，這類建筑越來越多采用膜結構。建筑膜材料的使用壽命為25年以上。在使用期間，在雪或風荷載作用下均能保持材料的力學形態穩定不變。建成於1973年的美國加州La Verne大學的學生活動中心是已有23年歷史的張拉膜結構建筑．跟蹤測試與材料的加載與加速氣候變化的試驗，證明它的膜材料的力學性能與化學穩定性指標下降了20%至30%，但仍可正常使用。膜的表層光滑，具有彈性，大氣中的灰塵、化學物質的微粒極難附著與滲透，經雨水的沖刷建筑膜可恢復其原有的清潔面層與透光性。
　　張拉整體結構
　　張拉整體結構（Tensegrity）是由一組連續的拉桿和連續的或不連續的壓桿組合而成的自應力、自支撐的網狀桿系結構，其中「不連續的壓桿」的含義是壓桿的端部互不接觸，即一個節點上只連接一個壓桿。Tensegrity是美國建筑師 R.B.Fuller首先提出的一種結構思想，他認為宇宙的運行就是按照張拉整體的原理進行的，即萬有引力是一個平衡的張力網，各個星球是這個網中的一個個 孤立點。這種結構體系中的索網就相當於宇宙中的萬有引力，獨立的受壓桿件相當於宇宙中的星球。
　　索膜結構的分類
　　
　　
　　索膜結構建筑按結構分類為膜結構建筑形式的分類：
　　從結構上分可分為：骨架式膜結構，張拉式膜結構，充氣式膜結構3種形式
　　⒈骨架式膜結構（Frame Supported Structure）
　　以鋼構或是集成材構成的屋頂骨架，在其上方張拉膜材的構造形式，下部支撐結構安定性高，因屋頂造型比較單純，開口部不易受限制，且經濟效益高等特點，廣泛適用于任何大，小規模的空間。
　　⒉張拉式膜結構（Tension Suspension Structure）
　　
　　以膜材、鋼索及支柱構成，利用鋼索與支柱在膜材中導入張力以達安 定的形式。除了可實踐具創意，創新且美觀的造型外，也是最能展現膜結 構精神的構造形式. 近年來，大型跨距空間也多采用以鋼索與壓縮材構成鋼索網來支撐上部膜材的形式。因施工精度要求]高，結構性能強，且具豐 富的表現力，所以造價略高于骨架式膜結構。
　　⒊充氣式膜結構（Pneumatic Structure）
　　
　　充氣式膜結構是將膜材固定于屋頂結構周邊，利用送風系統讓室內氣壓上升到一定壓力后，使屋頂內外產生壓力差，以抵抗外力，因利用氣壓來支 撐，及鋼索作為輔助材，無需任何梁，柱支撐，可得更大的空間，施工快捷，經濟效益高，但需維持進行24小時送風機運轉，在持續運行及機器維護費用的成本上較高。
　　
　　現今，城市中已越來越多地可以見到膜結構的身影。膜結構已經被應用到各類建筑結構中，在我們的城市中充當著不可或缺的角色：
　　概念設計
　　張拉膜結構的概念設計
只有正確表達結構邏輯的建筑才有強大的說服力與表現力”這句話揭示了張拉膜結構的精髓。對于張拉膜結構，任何附加的支撐和修飾都是多余的，其結構本身就是造型；換句話說，不符合結構的造型是不可能的，因為那樣的薄膜不是飄動的就是缺乏穩定性的。張拉膜結構的美就在于其“力”與“形”的完美結合。張拉膜結構的基本組成單元通常有：膜材、索與支承結構（桅桿、拱或其他剛性構件）。
　　膜材一種新興的建筑材料，已被公認為是繼磚、石、混凝土、鋼和木材之后的“第六種建筑材料”。膜材本身不能受壓也不能抗彎，所以要使膜結構正常工作就必須引入適當的預張力。此外，要保證膜結構正常工作的另一個重要條件就是要形成互反曲面。傳統結構為了減小結構的變形就必須增加結構的抗力；而膜結構是通過改變形狀來分散荷載，從而獲得最小內力增長的。當膜結構在平衡位置附近出現變形時，可產生兩種回復力：一個是由幾何變形引起的；另一個是由材料應變引起的。通常幾何剛度要比彈性剛度大得多，所以要使每一個膜片具有良好的剛度，就應盡量形成負高斯曲面，即沿對角方向分別形成“高點”和“低點”。“高點”通常是由桅桿來提供的，也許是由于這個原因，有些文獻上也把張拉膜結構叫做懸掛膜結構（suspension membrane）。索作為膜材的彈性邊界，將膜材劃分為一系列膜片，從而減小了膜材的自由支承長度，使薄膜表面更易形成較大的曲率。有文獻指出，膜材的自由支承長度不宜超過15米，且單片膜的覆蓋面積不宜大于500平米。此外，索的另一個重要作用就是對桅桿等支承結構提供附加支撐，從而保證不會因膜材的破損而造成支承結構的倒塌。
　　結構設計內容
　　初始態分析
　　確保生成形狀穩定、應力分布均勻的三維平衡曲面，并能夠抵抗各種可能的荷載工況；這是一個反復修正的過程。
　　荷載態分析
　　
　　張拉膜結構自身重量很輕，僅為鋼結構的1/5，混凝土結構的1/40；因此膜結構對地震力有良好的適應性，而對風的作用較為敏感。此外還要考慮雪荷載和活荷載的作用。由于目前觀測資料尚少，故對膜結構的設計通常采用安全系數法。
　　尺寸的確定
　　及對支承結構的有限元分析。當支承結構的設計方法與膜結構不同時，應注意不同設計方法間的系數轉換。
　　連接設計
　　包括螺栓、焊縫和次要構件尺寸。
　　剪裁設計
　　這一過程應具備必要的試驗數據，包括所選用膜材的楊氏模量和剪裁補償值（應通過雙軸拉伸試驗確定）。
　　需要考慮的問題
　　1，預張力的大小及張拉方式；
　　2，根據控制荷載來確定膜片的大小和索的布置方式；
　　3，考慮膜面及其固定件的形狀以避免積水（雪）；
　　4，關鍵節點的設計，以避免應力集中；
　　5，考慮膜材的運輸和吊裝；
　　6，耐久性與防火考慮。
　　所要考慮的要點
　　1，保證膜面有足夠的曲率，以獲得較大的剛度和美學效果；
　　2，細化支承結構，以充分表達透明的空間和輕巧的形狀；
　　3，簡化膜與支承結構間的連接節點，降低現場施工量。
　　膜結構研究的主要問題
　　1，找形（Form-finding）或更進一步叫“形態理論”；
　　2，考慮膜材松弛和各向異性下的結構響應；
　　3，結構在風荷載作用下的動力穩定性；
　　4，裁剪優化；
　　5，膜與索及支承結構間的相互作用。
　　發展方向
　　
　　膜結構是建筑結構中最新發展起來的一種形式，它以性能優良的織物為材料，或是向膜內充氣，由空氣壓力支撐膜面，或是利用柔性鋼索或剛性支撐結構將面繃緊，從而形成具有一定剛度、能夠覆蓋大跨度空間的結構體系。自從1970年代以來， 膜結構在國外已逐漸應用于體育建筑、商場、展覽中心、交通服務設施等大跨度建筑中。膜結構已成為結構設計選型中的一個主要方案。成為化纖紡織品應用的一個重要領域。近年來在中國建筑 結構中也有長足的進展。大阪萬國博覽會中的美國館采用了氣承式空氣 膜結構。這個擬橢圓形、軸線尺寸為 140m×83.5m的展覽館是世界上第一個大跨度的 膜結構，而且是首次采用了聚氯乙烯(PVC)涂層的玻璃纖維織物。作為一種真正的現代工程結構，大阪萬國博覽會的展覽館標志著 膜結構時代的開始。自此以后， 膜結構在世界范圍內得到了迅猛的發展。從跨度來說，美國龐提亞克的"銀色穹頂"氣承式空氣 膜結構的平面有234.9m×183m，開始采用聚四氟乙烯（PTFE）涂層的玻璃纖維織物，類似的大型體育館在北美就建了九座。從面積來說，沙特阿拉伯吉大機場候機大廳的懸掛膜結構占地42萬m2。作為 膜結構一種新形式，索穹頂于1988年首先用在漢城奧運會的體操館與擊劍館，其后又在一些體育建筑中得到推廣。千年穹頂以其獨特的 膜結構，顯示了當今建筑技術與材料科學的發展水平。目前國內有好多廠家都能生產有PVC涂層聚酯織物，但其性能尚未能完全達到建筑織物的要求，作為建筑用的永久性材料尚需進一步提高。據悉最近有些公司正在試制有PVDF面層的聚酯織物和PTFE玻璃纖維織物，外觀與性能都大有改進。近一段時間來，國外媒體表現出了對中國建筑設計前所未有的關注。2005年12月23日的美國《商業周刊》評選出了中國十大新建筑奇跡，包括北京奧體主會場、國家游泳中心、北京首都國際機場、上海世界金融中心、國家大劇院、中央電視臺、上海崇明東灘生態城、當代MOMA、長城腳下的公社、東海大橋（上海）。其中地處北京的建筑就有七家之多。“中國正逐步成為當今最具有創意性建筑和工程設計的舞臺。”中國建筑事業的發展，正在為今日最頂尖建筑及工藝技術創造一個舞臺。報道首先分析了中國新建筑崛起的經濟原因和外部環境。文章說，當全球矚目北京2008年奧運會時，不單是世界上最快以及最具實力的運動員們正在為爭取最高榮譽而加緊努力，新一代的創新建筑也正在北京的土地上拔地而起。由于蒸蒸日上的經濟的強大支持，世界上最大的航空港、有節能環保的建筑及世界上最高的室外觀光臺等將很快一一落戶中國。文章列舉評選結果說，2008年以前完工的國家游泳中心（水立方）、國家體育場（鳥巢）、國家大劇院等中國公眾十分熟悉的知名場館更理所當然地進入了“十大”之列。從對它們的評價與介紹中可以看到評選者對追求環保、自然的推崇。比如被稱為“水立方”的國家游泳中心，是節能環保型的建筑。游泳池內的水將由太陽能加熱，泳池的雙重過濾裝置可實現水的再利用，就連多余的雨水也將被收集和儲存在地下的水池中。復雜的工程系統和彎曲的鋼結構使得外部結構像一個泡沫，這種獨特的結構設計使得“水立方”幾乎經得起任何地震的襲擊。文章介紹“鳥巢”時寫道，為讓北京奧運會主會場這個有著91000個座位的、可能是至今最大的環保型體育場獲得自然通風，建筑師從自然中獲得了靈感，獨創了一個未完全密封，但同樣能為觀眾和運動員遮風擋雨的外殼。體育場的外觀猶如一個由枝條編織而成的鳥巢；而其內部，從休息室到飯店，每一個分開的空間都是一個獨立的單元，從而使自然空氣的流通成為可能。文章指出，作為全國最具流行色彩的城市，北京吸引了很多知名建筑大師成就事業。入選的北京“長城腳下的公社”，是由12名亞洲杰出建筑師設計建造的當代建筑藝術作品。北京“當代MOMA”的設計表明了環保創新技術在住宅中應用和它所代表的建筑發展新趨勢,堪稱大型可持續發展住宅建筑的典范。它采用世界上最大的地源熱泵系統，將用來幫助這個由第20層的咖啡館、干洗店等系列服務設施連接起來的8幢建筑組成的小區，采用最為節能的方式保持恒濕恒溫，這是這座建筑的一大亮點。住宅單元還有一大亮點，就是可再利用廢水，將廚房和洗臉盆的廢水過濾，衛生間循環利用。
　　20 世紀 60 年代隨著現代柔性建筑材料的發展，建筑師們從帳篷著一最古老的簡單建筑結構出發，構造出了魔幻般的形式——膜結構。它可以構成單曲面，多曲面等不同建筑結構形式，滿足了建筑師們對建筑與美學高度統一的要求。
柔性材料具有透光和防紫外線功能，在一些室外建筑和環境小品中得到廣泛的應用。正是由于這一特征，夜間的燈光設計使膜結構具有鮮明的環境標志特征。
　　優美造型的膜材，不銹鋼配件和緊固件加上設計輕巧合理，表面處理嚴格的鋼結構支撐，塑造出形式美觀，設計合理的膜結構，在當今世界范圍內的建筑環境設計中占有舉足輕重的地位。
　　場館看臺及娛樂空間
　　
　　近年來，隨著建筑空間觀念的日益深化以及科學手段的不斷提高，“回歸自然”、“沐浴自然之溫馨”已是現代建筑環境學發展的主流。室內外的視線越來越模糊，出現了許多亦內亦外、相互滲透的不定空間，如：大廳裝飾、天井、四季廳、動植物園、公園廣場、觀景臺、舞臺、體育場館、體育看臺、文化娛樂場所等。由于膜材的光透性，白天陽光可以透過膜材形成慢射光，使膜覆蓋空間內達到和室外幾乎一樣的自然效果，因此膜結構能創造出與自然環境相媲美的空間形式。
　　標志性小品
　　一個城市的中心區反映一個城市的地理風貌和民族風情，同時，也是一個城市文化發展程度的標志。而景觀設計要求其具有廣泛的可讀性、雅俗共賞，既有超凡脫俗的藝術價值，又能使大眾喜聞樂見與大眾息息相通。膜結構以其輕盈飄逸的造型、柔美并帶有力量的曲線和大跨度和大空間的鮮明個性和標識性，應用于城市小品設計中。
　　綠色漫步道
　　近年來，在人口密集的大城市，在居住區周邊配置綠色空間并有人行步道。居民可以在不受車輛的影響下，在居住區附近的街心地帶輕松愉快地散步、休憩，而感到十分愜意。在綠色空間中構造一座膜小品或者走廊、亭臺水榭、休憩遮陽傘等，不僅生動地美化了環境（如同廣闊綠洲中的點點白帆），又有很強的功能性（人們可以在行走之暇小憩一會兒），而且增加了空間的參差感。
　　商業街
　　商業街在城市中占有相當大的比重。商業街的建筑與環境是城市文明的窗口，代表著物質文明和精神文明的水平，同時，也是景觀環境的重要組成部分。膜結構輕巧別致極具現代化風格，且表現形式多樣易于安裝移動，在商業街設計中得以廣泛應用。
　　建筑入口及膜建筑屋頂
　　建筑入口使城市公共空間與建筑空間相鄰的界面，成為城市空間的組成部分。它是人們視覺最先接觸的部分，因此，除了功能以外，還應有很強的標識性，并能體現建筑的個性，是建筑環境和城市景觀的重要組成部分。由于膜結構自然的曲線美是其他結構類型無法比擬的，故成為近來建筑入口及屋頂經常采用的形式。
　　步行街
　　利用膜結構輕巧，別致的造型建造各種半封閉，全封閉的不行空間，使其形成全天候的建筑空間，提供防風雨，防日曬等人工環境，并有較好的廣告標識效果，因此是步行街改造和新建的絕佳選擇。
　　停車場
　　隨著都市現代化步伐的加快，汽車成為任何一個都市不可缺少的交通工具。中國由于汽車工業高速發展，城市的汽車擁有量成倍上升，但城市建設規劃沒能盡快適應這一發展的要求，常常是車無停放之地。所以在建設群規劃時就應充分考慮停車場的問題，把停車場的建設和規劃當成現代城市建設規劃的重要組成部分，變得越來越重要。同樣，膜結構在停車場建設中也以其優美的造型和實在的功能擔當重要角色。
　　高速公路收費站
　　在城市的入口處，設計擁有自己城市鮮明特色和文化韻味的建筑形式乃是每個城市發展的首選之作，而張拉膜以自己多變的特性，柔美的造型以及夜晚配合彩燈的照射所顯示出特有的柔和的氛圍更讓過往著記憶深刻，同時極具現代感張拉膜又展現了一個城市的發展理念和思路。
　　膜結構作為一種現代化的工程結構，顯示了當今建筑技術科學的發展水平，也具有巨大的發展潛力，在新世紀中，膜結構必將在建筑結構中占有重要的地位。
　　1967 年加拿大蒙特利爾博覽會德國館成功的運用了索膜建筑技術以來，索膜建筑在世界上得到了廣泛應用，它采用了先進的預張力技術與輕質膜材料，其形式具有極高的藝術感染力，是建筑藝術與結構形式的完美組合。索膜建筑設計方案實質上同時是索膜結構體系方案，因此要求從事索膜建筑設計的建筑師了解索膜結構技術并能熟練的將其運用到建筑設計中。
　　索膜建筑所表達的“建筑語言特征”呈現明顯的“理性技術表現”傾向，高聳的桅桿，異型空間鋼結構體系，堅如射速的根根鋼索，富于機械藝術表現魅力的鋼制大型節點，充滿張力自然曲線的變換膜體以及其他技術可望而不可及的大跨度自由空間，都給人以藝術感染力和某種程度上的技術神秘感，使索膜建筑更富于強調理性技術邏輯的表現特征。
　　索膜建筑是伴隨著當代電子，機械和化工技術的發展而逐步發展的，是現代高科技在建筑領域中的體現，隨著現代科技的進一步發展，使人類面臨著保護自然環境的使命，因此，天然材料和傳統的古老建筑材料與技術必將被輕而薄且保溫隔熱性能良好的高強輕質材料所取代。索膜建筑技術在這項變革中將扮演重要角色，其在建筑領域內更廣泛的應用是可以預見的。
　　索膜建筑之所以能滿足大跨度自由空間的技術要求，最關鍵的一點就是其有效的空間預張力系統。有人把索膜建筑稱為“預應力軟殼”，是預應力使“軟殼 ” 各個部分在個中最不利荷載下的內力始終大于零（永遠處于張拉拉伸狀態），從而使”軟殼“成為空間整體工作的結構媒體和建筑圍合材料，使得索膜建筑富有迷人的張力曲線和變幻莫測的空間，使體系得以覆蓋大面積，大跨度無柱自由空間，并且可以抵抗狂風，大雪等不利荷載狀況。
　　索膜建筑的夜景效果異彩紛呈，有明顯的“建筑可識別性”和商業效應。膜材本身的透光性和彩色泛光照明的運用，是夜景效果的關鍵。
　　結構的特性
　　
　　索膜結構作為一種建筑體系所具有的特性主要取決于其獨特的形態及膜材本身的性能。恰由于此，用膜結構可以創造出傳統建筑體系無法實現的設計方案。
　　⒈輕質：張力結構自重小的原因在于它依靠預應力形態而非材料來保持結構的穩定性。從而使其自重比傳統建筑結構的小得多，但卻具有良好的穩定性，建筑師可以利用其輕質大跨的特點設計和組織結構細部構件，將其輕盈和穩定的結構特性有機地統一起來。
　　⒉透光性：透光性是現代膜結構最被廣泛認可的特性之一。膜材的透光性可以為建筑提供所需的照度，這對于建筑節能十分重要。對于一些要求光照多且亮度高的商業建筑等尤為重要。通過自然采光與人工采光的綜合利用，膜材透光性可為建筑設計提供更大的美學創作空間。夜晚，透光性將膜結構變成了光的雕塑。
　　膜材透光性是由它的基層纖維、涂層及其顏色所決定的。標準膜材的光譜透射比在10%~20%之間，有的膜材的光譜透射比可以達到40%，而有的膜材則是不透光的。膜材的透光性及對光色的選擇可以通過涂層的顏色或是面層顏色來調節。
　　通過膜材和透光保溫材料的適當組合，可以使含保溫層的多層膜具有透光性。即使光譜透射只有幾個百分點，膜屋面對于人眼來說依然是發亮和透光的，具有輕型屋面的觀感。
　　⒊柔性：張拉膜結構不是剛性的，其在風荷載或雪荷載的作用下會產生變形。膜結構通過變形來適應外荷載，在此過程中荷載作用方向上的膜面曲率半徑會減小，直至能更有效抵抗該荷載。
　　張拉結構的靈活性使其可以產生很大的位移而不發生永久性變形。膜材的彈性性能和預應力水平決定了膜結構的變形和反應。適應自然的柔性特點可以激發人們的建筑設計靈感。
　　不同的膜材的柔性程序也不相同，有的膜材柔韌性極佳，不會因折疊而產生脆裂或是破損，這樣的材料是有效實現可移動、可展開結構的基礎和前提。
　　⒋雕塑感：張拉膜結構的獨特曲面外形使其具有強烈的雕塑感。膜面通過張力達到自平衡。負高斯膜面高低起伏具有的平衡感使體型較大的結構看上去像擺脫了重力的束縛般輕盈地飄浮于天地之間。無論室內還是室外這種雕塑般的質感都令人激動。
　　
　　張拉膜結構可使建筑師設計出各種張力自平衡、復雜且生動的空間形式。在一天內隨著光線的變化，雕塑般的膜結構通過光與影而呈現出不同的形態。日出和日落時，低入射角度的光線將突現屋頂的曲率和浮雕效果，太陽位于遠地點時，膜結構的流線型邊界在地面上投入彎彎曲曲的影子。利用膜材的透光性和反射性，經過設計的人工燈光也可使膜結構成為光的雕塑。
　　⒌安全性：按照現有的各國規范和指南設計的的輕型張拉膜結構具有足夠的安全性。輕型結構在地震等水平荷載作用下能保持很好的穩定性。
　　由于輕型結構自重較輕，即使發生意外坍塌，其危險性也較傳統建筑結構小。膜結構發生撕裂時，若結構布置能保證桅桿、梁等剛性支承構件不發生坍塌，其危險性會更小。
　　膜結構的柔性使其在任一荷載作用下均以最有利的形態承載。當然，結構的布置和形狀要根據荷載情況來進行設計和調整。設計要確何膜面與其輔助結構協調工作，以避免力在膜面或輔助結構上集中而達結構破壞的臨界值。
　　⒍功能：由于張拉膜結構的自身特性，其可以滿足從簡單遮陽結構到功能復雜的大型建筑等許多不同的建筑功能要求，并且對于有些功能要求只有它才是最為適合的。
　　⒎極具表現力的建筑形態：具有特定功能的建筑都可通過立意得以表達，張拉膜結構的獨特外形體現了建筑自身的自然美感。
　　這些建筑形態本身和與其相協調的傳統建筑一起構成了令人興致盎然的地面標志性建筑。優秀的膜結構設計是結構與外形的有機融合，使其顯得了類拔萃，同時與自然環境、歷史及現代的城市景觀有機結合。
　　輕型結構可以看成是大型的雕塑作品，可為其周邊空間增添活力，成為周圍環境的補充和焦點。
　　⒏抵御天氣的影響：膜屋面的一個重要作用就是抵御各種天氣變化（如日曬、雨淋、風雪等）對其內部空間的影響，保持建筑物內部的舒適性。選擇膜面的形態和材料時要考慮到所有可能的天氣狀況，并盡可能利用建筑本身等被動方法來減少能量的消耗。
　　多孔膜材可用作遮蔽結構。它可以控制光的透射和反射，使室內擁有散射光，并且促進自然通風，使屋面溫度與周圍環境的溫度相同，并避免向下的熱輻射。
　　為了抵擋風雪，膜面的外形應使排水通暢使捷，避免在其上形成水兜或雪的堆積。在施加預應力前的安裝成形階段，張拉膜結構對這些荷載十分敏感。為了能將雨水排除，膜材和接縫須密封防水，膜邊緣也必須進行特殊的細部設計，以防止雨水進入室內。
　　⒐可移動性和臨時性：與其它結構相比的另一個突出優勢是輕型結構對環境的影響具有可調和性。另外它還有兩個重要的特性，即可移動性和靈活性。
　　結構可以在不同的地點反復拆建，這就是張拉膜結構的可移動。它將游牧式與定居式的建筑融為一體。膜材輕柔的特點使其方便運輸，且易于迅速搭建，而閑置時占用空間很小。這種特性使膜結構十分適于用作臨時性可移動建，特別是在發生突然災難或遇到緊急情況而需要在短時間內為大量人員提供庇護所的時候。
　　另一方面，可移動薄膜結構除具有與永久建筑相媲美的舒適性外，它還引入了建筑行業的一個新概念，即將房屋的所有權與土地的所有權相分離。建筑不再是不可移動的，而是可移動的。這種可移動性和可重復使用的特點對加速現代城市的發展和建筑功能在某些特殊領域中的轉變具有重要的意義。
　　⒑可展性和自適應性：可展結構可以看作是一種人造的自適應體系，同許多自然有機體一樣，可根據需要改變自身的形式。它們的空間布置和對天氣變化的反應具有靈活性和自適應性。通過控制自然光和內部溫充可達到主動節能的目的。可展結構即可開敞也可閉合，它的靈活性使其可以改變空間的屬性。精心設計的可展屋蓋的優雅滑動體現了人與自然的和諧。它被稱作是一種創造，輕型與可展性的充分結合形成了“免施工房屋”的概念，這種結構任何需要的時間或地點均可實現。
　　索膜結構支架制作安裝
　　1）膜結構支架制作質量與鋼結構類似，其最大的要求是所有鋼構件的表面必須打磨光滑，不得有尖角毛刺，以防劃傷膜面。
　　2）膜結構支架安裝質量主要是幾何尺寸和焊縫表面質量。為防止膜面安裝后起皺，并保證設計所需的張力，要求膜結構的安裝尺寸誤差盡可能的小，特別是要控制支架的平行度、對角線等相關尺寸的誤差。安裝焊縫必須打磨平整，以防劃破膜面。