大尺度結(jié)構(gòu)

除了在小規(guī)模工程中的應(yīng)用以外，輕便的ETFE 氣枕式膜結(jié)構(gòu)系統(tǒng)同樣適用于更大跨度領(lǐng)域的工程。最近發(fā)表的 xanadome 結(jié)構(gòu)概念，力圖在這一領(lǐng)域有所建樹。該結(jié)構(gòu)體主要由鉸接拱組成，兩側(cè)是用來固定拱架的斜拉鋼索，鋼索從一錨節(jié)點(diǎn)扇形發(fā)散與拱架連接。不同于傳統(tǒng)的拱形結(jié)構(gòu)，xanadome 采用的鉸接拱內(nèi)壓力與張拉力同時(shí)存在。在受力情況下拱架將呈現(xiàn)出非正交的復(fù)雜幾何形體。由于沒有彎矩的存在，組成xanadome 結(jié)構(gòu)體的每一個(gè)構(gòu)件都將發(fā)揮其最大的承載能力。從理論上講，xanadome 結(jié)構(gòu)體跨度將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于我們熟悉的結(jié)構(gòu)體系，目前已證明，1英里 (1.6km）范圍內(nèi)的跨度是可以實(shí)現(xiàn)的。4 此外，由于組成結(jié)構(gòu)體的構(gòu)件很小，這使結(jié)構(gòu)的制造、運(yùn)輸都可以在短時(shí)間完成，結(jié)構(gòu)的組裝也可以在無需腳手架和大型起重機(jī)的情況下快速進(jìn)行。洛杉磯城市藝術(shù)博物館 (Los Angeles County Museum ofArt）是大都會(huì)建筑事務(wù)所2002 年的參賽方案，該方案力求通過 xanadome 支撐 ETFE 氣枕的方式建造一座籠罩整個(gè)城市區(qū)塊的膜結(jié)構(gòu)穹頂。

    但是，第一個(gè)真正意義上的大型 ETFE 充氣結(jié)構(gòu)采用的卻是更為熟悉的網(wǎng)格球頂。2001年竣工的伊甸園工程 (the Eden Project）試圖從生態(tài)學(xué)角度強(qiáng)調(diào)人與植物相互依存的共生關(guān)系，通過技術(shù)手段營造人為的理想家園。項(xiàng)目坐落于英國西南方的康天爾郡，作為世界上最大的溫室建筑，很多評論認(rèn)為該項(xiàng)目對于探索環(huán)境科學(xué)負(fù)有重要責(zé)任。就如同 “......富勒預(yù)見聚物技術(shù)和計(jì)算機(jī)建模能力”一樣，伊甸園工程預(yù)示著完全采用ETFE氣枕式膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)建筑時(shí)代的到來。失去柔性結(jié)構(gòu)的屬性，ETFE技術(shù)將寸步難行。同樣，奧托也理應(yīng)受到我們的贊頌，項(xiàng)目中8個(gè)半徑范圍從18-65m不等的溫室穹頂，利用最小表面積覆蓋了最大的空間體積，像一系列肥皂泡泡一樣，安靜的坐落在風(fēng)景之中。

    為了保障溫室穹頂?shù)淖畲蟮耐ㄍ付?，滿足植物的正常生長，結(jié)構(gòu)桿件在數(shù)量及尺寸上均要做到最小。例如采用雙層密封玻璃，除了額外增加主體結(jié)構(gòu)負(fù)重，同時(shí)還會(huì)增添眾多小型的鏈結(jié)構(gòu)件，這必然違背了設(shè)計(jì)初衷。ETFE氣枕由于自重輕且體積大，自然是滿足要求的理想選擇。經(jīng)過對幾何形體的多方研究，設(shè)計(jì)團(tuán)體采用了富勒的網(wǎng)格球頂--同體積大小的氣枕單元可依據(jù)穹頂半徑大小調(diào)整單元比例--在直徑500mm鋼管的支撐下，膜面不會(huì)產(chǎn)生松弛。盡管鋼架與膜面被視為兩套系統(tǒng)，但組成網(wǎng)格球頂?shù)牧呅螁卧獏s同意了氣枕的規(guī)格，雙層膜六邊形單元體卻統(tǒng)一了氣枕的規(guī)格，雙層膜六邊形氣枕內(nèi)，外膜直徑分別衛(wèi)114mm和193mm。統(tǒng)一后的主體結(jié)構(gòu)重量也因此降至原有的50%。出于對連接節(jié)點(diǎn)及邊緣構(gòu)造造價(jià)的考慮，該結(jié)構(gòu)形式下一發(fā)展階段盡可能擴(kuò)大零部件尺寸。