鄭祥

（承德醫(yī)學(xué)院，河北 承德　067000）

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氣膜體育館及其發(fā)展的建設(shè)性研究

鄭祥

（承德醫(yī)學(xué)院，河北 承德067000）

摘要：主要針對(duì)氣膜體育館及其發(fā)展進(jìn)行相關(guān)的建設(shè)性研究，論述了氣膜體育館的支撐原理、主要組成部分及優(yōu)勢(shì)，闡述美日氣膜體育館發(fā)展現(xiàn)狀及啟示，論述了我國氣膜體育館發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問題，提出促進(jìn)氣膜體育館在我國可持續(xù)發(fā)展的相關(guān)建議。

關(guān)鍵詞：氣膜體育館；支撐原理；優(yōu)勢(shì)；安全性

隨著現(xiàn)代建筑技術(shù)的快速發(fā)展，氣膜體育館逐漸出現(xiàn)在人們的視野當(dāng)中。氣膜體育館的建設(shè)周期較短，耗費(fèi)資金相對(duì)較少，且能夠在一定程度上彌補(bǔ)目前大型體育場(chǎng)館欠缺的問題，這也是為何氣膜體育館會(huì)倍受青睞的主要原因。查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料發(fā)現(xiàn)，目前國內(nèi)與氣膜體育館相關(guān)的研究幾乎沒有。為了促進(jìn)氣膜體育館在我國能夠得到可持續(xù)發(fā)展，有必要對(duì)該問題進(jìn)行更加深入的研究。

1　氣膜體育館

氣膜體育館是氣膜建筑的一個(gè)重要分支，隨著氣膜建筑技術(shù)的不斷成熟，目前我國已經(jīng)逐漸有學(xué)校、單位和組織開始著手打造氣膜體育館。氣膜體育館主要運(yùn)用一種特殊的建筑膜材打造而成，在氣膜體育館內(nèi)可以通過智能化的控制設(shè)備來調(diào)整體育館內(nèi)的環(huán)境，讓館內(nèi)的溫度、濕度以及氣壓保持在人體運(yùn)動(dòng)適宜的范圍之內(nèi)。目前還沒有關(guān)于氣膜體育館的概念界定，結(jié)合已有的文獻(xiàn)資料和相關(guān)研究，可以對(duì)氣膜體育館進(jìn)行這樣的概念界定：氣膜體育館即是指以具有高強(qiáng)度、高柔韌性的膜材為主要建筑材料，將膜材運(yùn)用特定方式固定于地面，并以先進(jìn)的智能化控制設(shè)備調(diào)節(jié)館內(nèi)氣壓，進(jìn)而形成一個(gè)無骨架空間的一種現(xiàn)代體育館。氣膜體育館的建設(shè)模式不僅是一種建筑設(shè)計(jì)上的創(chuàng)新，它更是未來體育場(chǎng)館建設(shè)以及發(fā)展的主流趨勢(shì)之一。

2　氣膜體育館的支撐原理、主要組成及優(yōu)勢(shì)

2.1氣膜體育館的支撐原理

氣膜體育館是一種大跨度的氣膜建筑，氣膜體育館的建設(shè)首先是將經(jīng)過特殊處理的膜材牢固地固定在地面的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)周邊，然后再利用特殊的供風(fēng)系統(tǒng)不斷增強(qiáng)體育場(chǎng)館內(nèi)的氣壓，當(dāng)體育場(chǎng)館內(nèi)的氣壓上升到一定高度之后，就會(huì)在體育場(chǎng)館內(nèi)外產(chǎn)生一定的壓力差從而有效地抵抗外部壓力［1］。由于膜材的質(zhì)量較輕，因此僅僅需要通過氣壓就可以形成對(duì)氣膜體育館屋頂?shù)挠行е?，支撐原理如圖1所示。

圖1　氣膜體育館的支撐原理

2.2氣膜體育館的主要組成部分

氣膜體育館內(nèi)除了需要配備一套智能化的加熱、充氣以及備用設(shè)備之外，還需要具備完整的照明系統(tǒng)以及門禁系統(tǒng)。具體的工作原理以及各系統(tǒng)組成主要如圖2所示。其中的運(yùn)輸門主要供相關(guān)的工作人員使用，最主要的作用是運(yùn)輸體育場(chǎng)館內(nèi)所需要的大型物件；旋轉(zhuǎn)門則是為運(yùn)動(dòng)人員以及工作人員日常進(jìn)出提供方便。為了防止發(fā)生意外事故，一般在氣膜體育館內(nèi)還會(huì)專門開設(shè)幾個(gè)應(yīng)急出口。

圖2　氣膜體育館各系統(tǒng)組成示意

2.3氣膜體育館的主要優(yōu)勢(shì)

2.3.1成本較低

氣膜體育館的最大優(yōu)勢(shì)即是它的造價(jià)非常低。這一點(diǎn)是傳統(tǒng)體育場(chǎng)館建設(shè)所無法比擬的。由于氣膜體育館的建筑結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，建造所采用的材料也較為便宜，因此受到了很多單位和組織的青睞。氣膜體育館的膜材以及其它結(jié)構(gòu)組成大都在工廠已經(jīng)完成，然后再運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝。一般來說，氣膜體育館從設(shè)計(jì)、采購到加工，大約需要3個(gè)月的時(shí)間。而安裝氣膜體育館的主體建筑結(jié)構(gòu)也僅僅只需要10多天的時(shí)間?？梢詼p少大量的現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)間，讓氣膜體育館的建設(shè)工期大大縮短，從而減少體育館的造價(jià)成本。另外，氣膜體育館的維護(hù)成本也很低。氣膜體育館的膜材具有很強(qiáng)的耐腐蝕性，通常在25年內(nèi)不需要任何維護(hù)。

2.3.2節(jié)能環(huán)保

氣膜體育館采用的是一種特殊的建筑膜材，在其表面涂有PVDF，因此膜材具有非常高的散熱率以及熱反射率。也是一種非常環(huán)保的材料，具有一定的保溫性能。如果是相同的室內(nèi)空間，氣膜體育館內(nèi)的空調(diào)能耗僅僅相當(dāng)于傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)的25%左右。氣膜體育館所使用的建筑膜材還具有較好的自然光透射率，自然光通過膜材投射進(jìn)體育館內(nèi)可以產(chǎn)生非常均勻的漫射光。這種漫射光線沒有死角，亦不會(huì)產(chǎn)生陰影，更不會(huì)讓人感到炫目。在白天室外光照條件較好的情況下，氣膜體育館內(nèi)不需要任何輔助照明設(shè)備，與傳統(tǒng)的體育館相比大大降低了照明能耗。即使是在夜間，這種漫反射效果也可以使體育館內(nèi)的燈光設(shè)備實(shí)現(xiàn)省電高效的效果。

2.3.3安全性高

氣膜結(jié)構(gòu)的體育館具有非常大的縱橫向剛度，可以抵御很強(qiáng)的颶風(fēng)以及積雪，這一點(diǎn)在相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究中已經(jīng)得到了有效證明。為了克服耐火性能不佳的問題，在膜材上加涂了防護(hù)涂層。這些防護(hù)涂層具有很強(qiáng)的耐熱性，其阻燃性能也經(jīng)得起考驗(yàn)［2］。將明火靠近膜材，在明火離開的0.3s之內(nèi)，火苗會(huì)自然熄滅?？梢哉f，我國氣膜體育館建設(shè)所用膜材的耐高溫以及阻燃性能已經(jīng)躍居國際一流水平。氣膜體育館建設(shè)所用的膜材具有一定的韌性且不易破損，即使在氣膜體育場(chǎng)館氣膜破損且沒有內(nèi)部氣壓進(jìn)行有效補(bǔ)償?shù)那闆r下，氣膜體育館的塌落也需要經(jīng)歷一個(gè)漫長的過程。深圳博德維建筑工程有限公司做過這樣的實(shí)驗(yàn)：將氣膜體育館的進(jìn)出口全部打開，氣膜結(jié)構(gòu)塌落到離地面2m高度的時(shí)間大約要經(jīng)歷10h。一旦發(fā)現(xiàn)氣膜體育館的氣膜產(chǎn)生破損，此時(shí)可以對(duì)其進(jìn)行及時(shí)的修補(bǔ)［3］。在修補(bǔ)期間可以充分利用氣膜體育館內(nèi)的智能控制系統(tǒng)有效增強(qiáng)館內(nèi)的氣壓，從而保證氣膜體育館的建筑結(jié)構(gòu)主體安全。

3　美日氣膜體育館發(fā)展現(xiàn)狀及啟示

3.1美國

美國是最早發(fā)展氣膜體育館的國家之一，至今氣膜體育館業(yè)已成為美國非常常見的一種體育場(chǎng)館。網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)在美國非常盛行，因此在美國的氣膜體育館中網(wǎng)球氣膜體育館也是最多的。除此之外，還有很多橄欖球氣膜體育館。橄欖球訓(xùn)練場(chǎng)館的要求非常之高，它要求體育館的高度高、跨度大，而如果用實(shí)體建筑來建造橄欖球體育場(chǎng)館，其建造難度以及成本均是非常之高的。因此，在美國很多橄欖球體育場(chǎng)館均選擇了氣膜體育館。在美國很多高校的體育館均選擇氣膜體育館這一建設(shè)方式。據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國阿賽奇公司在全美境內(nèi)建造的氣膜體育館已經(jīng)超過5000個(gè)［4］。1982年，阿賽奇公司在美國設(shè)計(jì)了首個(gè)高爾夫氣膜體育館，共設(shè)有50個(gè)打位，人們可以在館內(nèi)無任何限制地進(jìn)行高爾夫運(yùn)動(dòng)。因?yàn)樵摎饽んw育館的跨度非常大，約有91m的寬度，且整個(gè)氣膜體育館的高度高達(dá)8層樓之高。該氣膜體育館建造成功之后，氣膜體育館也逐漸在全美盛行起來。

3.2日本

日本建造氣膜體育館的歷史最早可以追溯至20世紀(jì)80年代。最初建成的氣膜體育館有藤田海豚俱樂部游泳館、東京充氣棒球館及東京圓頂運(yùn)動(dòng)場(chǎng)等。東京圓頂運(yùn)動(dòng)場(chǎng)占地面積115 221m2，建筑面積45 570m2，地下2～6層，體積124萬m3，擁有56000個(gè)座位，是當(dāng)時(shí)日本最大的室內(nèi)體育場(chǎng)館［5］。隨著第一個(gè)氣膜體育館的建造成功，再加上對(duì)氣膜體育館的大力宣傳，氣膜體育館在日本也逐漸盛行。

3.3氣膜體育館的發(fā)展

從美、日等國的氣膜體育館發(fā)展現(xiàn)狀可以明顯看出，氣膜體育館是體育場(chǎng)館的重要建設(shè)方式之一，在國外很多國家氣膜體育館已經(jīng)得到很好的發(fā)展。這樣的發(fā)展現(xiàn)狀對(duì)于我國來說也具有一定的啟示。

3.3.1轉(zhuǎn)變觀念，接受氣膜體育館這一新興建設(shè)方式

在我國，傳統(tǒng)的觀念認(rèn)為體育館的建設(shè)必須是實(shí)體結(jié)構(gòu)，對(duì)于建設(shè)氣膜體育館很多人一時(shí)還無法真正接受。要想讓氣膜體育館在我國真正的發(fā)展起來，必須要首先轉(zhuǎn)變?nèi)藗兊倪@種傳統(tǒng)觀念，讓人們從內(nèi)心深處真正接受氣膜體育館這一新興建設(shè)方式。

3.3.2引進(jìn)技術(shù)，讓氣膜體育館的建設(shè)變得更加成熟

美、日等國在氣膜體育館的建設(shè)已有30年左右的時(shí)間，也積累了很多扎實(shí)的建造技術(shù)。我國在發(fā)展氣膜體育館的同時(shí)，也應(yīng)該積極的向美、日等國學(xué)習(xí)，引進(jìn)較為先進(jìn)的氣膜體育館建造技術(shù)，從而保證氣膜體育館的建設(shè)具有一定的先進(jìn)性，使氣膜體育館在我國得到更好的發(fā)展。

3.3.3大力推廣，讓氣膜體育館被更多人所熟知

美、日等國的氣膜體育館的發(fā)展自然離不開相關(guān)的推廣，如美國的阿賽奇公司就在氣膜體育館的推廣方面作出了很多努力。我國氣膜體育館建造的相關(guān)公司在推廣方面仍需努力。

4　我國氣膜體育館發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問題

4.1我國氣膜體育館發(fā)展現(xiàn)狀

我國發(fā)展氣膜體育館的歷史并不長，進(jìn)入21世紀(jì)之后國內(nèi)相關(guān)公司才從國外逐步引進(jìn)這項(xiàng)新的體育場(chǎng)館的建造技術(shù)。到目前為大約有100個(gè)項(xiàng)目。如2008年建造的中央黨校氣膜網(wǎng)球館、2012年建造的濟(jì)南奧體中心氣膜網(wǎng)球館、2013年建造的山東省濰坊市峽山氣膜網(wǎng)球館、2014年建造的青島市李滄區(qū)金水東路社區(qū)氣膜運(yùn)動(dòng)館等。

4.2我國氣膜體育館發(fā)展過程中存在的主要問題4.2.1建造單位較少

目前，我國掌握氣膜體育館建造技術(shù)的企業(yè)并不多。有能力承建氣膜體育館的企業(yè)主要有深圳市深東南膜結(jié)構(gòu)技術(shù)開發(fā)有限公司、深圳市金瑞泰鋼膜結(jié)構(gòu)工程有限公司、深圳市博德維環(huán)境技術(shù)有限公司等幾家為數(shù)不多的公司。我國目前所建造的氣膜體育館當(dāng)中很多均是由這幾家公司所建造的。如深圳市博德維環(huán)境技術(shù)有限公司近年來所承建的氣膜體育館項(xiàng)目有：天津響螺灣體育休閑廣場(chǎng)氣膜館、海南省文昌中學(xué)羽毛球館、海南農(nóng)科院羽毛球館、北京建筑大學(xué)大興校區(qū)充氣膜結(jié)構(gòu)體育館、青島金水東路社區(qū)氣膜運(yùn)動(dòng)工場(chǎng)等。這些氣膜體育館項(xiàng)目的建設(shè)也受到了社會(huì)上的一致好評(píng)。但是一個(gè)行業(yè)的發(fā)展僅僅依靠這幾家企業(yè)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，要想讓我國的氣膜體育館在未來得到更健康、更長遠(yuǎn)的發(fā)展，必須要有更多的氣膜體育館建造企業(yè)融入其中，進(jìn)而形成一種良性的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)狀態(tài)。4.2.2存在技術(shù)缺陷

雖然氣膜體育館在我國已經(jīng)發(fā)展多年，且擁有一定的技術(shù)儲(chǔ)備，但是，建造技術(shù)仍然存在很多缺陷，也在一定程度上阻礙了氣膜體育館在我國的健康、可持續(xù)發(fā)展。如2012年位于良鄉(xiāng)的中國社科院研究生院氣膜體育館發(fā)生了頂棚漏氣現(xiàn)象，雖然廠家對(duì)氣膜體育館進(jìn)行了及時(shí)的修補(bǔ)工作，但是其造成的社會(huì)影響卻是非常惡劣的。受到相關(guān)報(bào)道的影響，氣膜體育館的形象也大打折扣。由此可見，技術(shù)上存在的缺陷是影響氣膜體育館在我國發(fā)展的重要因素。

4.2.3缺乏行業(yè)監(jiān)督

氣膜體育館的建造在我國還屬于新興行業(yè)，亦缺乏相關(guān)的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，更未對(duì)氣膜體育館的建設(shè)實(shí)施有效的監(jiān)督。在這樣的大背景下，究竟氣膜體育館的建設(shè)質(zhì)量如何，所采用的建設(shè)材料是否符合環(huán)保、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，根本無法進(jìn)行有效的衡量。這也使部分企業(yè)為了謀求利潤最大化，在建設(shè)氣膜體育館的過程中以次充好，不顧建設(shè)質(zhì)量?；诖朔N情況，我國必須要盡快建立起行業(yè)監(jiān)督體系，制定嚴(yán)格的氣膜體育館建造標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)氣膜體育館的承建企業(yè)進(jìn)行嚴(yán)密的監(jiān)督。

5　促進(jìn)氣膜體育館在我國可持續(xù)發(fā)展的相關(guān)對(duì)策

5.1政策扶持，實(shí)現(xiàn)良性競(jìng)爭(zhēng)

目前，國內(nèi)較少的氣膜體育館建造企業(yè)對(duì)于氣膜體育館在我國的健康、可持續(xù)發(fā)展來說是非常不利的。為數(shù)較少的氣膜體育館建造企業(yè)在國內(nèi)幾乎已經(jīng)形成了行業(yè)壟斷。為了讓建造氣膜體育館的企業(yè)可以更好的實(shí)現(xiàn)良性競(jìng)爭(zhēng)，必須要制定相關(guān)政策扶持更多的氣膜體育館建造企業(yè)，在整個(gè)行業(yè)中形成一個(gè)良性的競(jìng)爭(zhēng)狀態(tài)。

5.2提升技術(shù)，提高建設(shè)質(zhì)量

目前，我國很多氣膜體育館企業(yè)的建造技術(shù)均是從國外引進(jìn)的，由企業(yè)自主研發(fā)的技術(shù)可謂少之又少。部分企業(yè)也嘗試進(jìn)行自主研發(fā)，但是在一些新技術(shù)的應(yīng)用方面仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國外的一些發(fā)達(dá)國家?；诖朔N情況，為了讓氣膜體育館在我國得到更好的發(fā)展，相關(guān)建造企業(yè)必須要積極的進(jìn)行自主研發(fā)，從而不斷提升自身的技術(shù)水平。除此之外，國家對(duì)于氣膜體育館建造企業(yè)還應(yīng)該積極的提供技術(shù)支持，可以讓國內(nèi)一些氣膜材料的相關(guān)科研機(jī)構(gòu)直接與氣膜體育館建造企業(yè)進(jìn)行對(duì)接，提供一定的技術(shù)支持。

5.3嚴(yán)格監(jiān)督，制定建造標(biāo)準(zhǔn)

我國目前在氣膜體育館的建設(shè)方面并未建立起相應(yīng)的行

業(yè)監(jiān)督體系，更未建立起統(tǒng)一的建造標(biāo)準(zhǔn)。在這樣的情況之下，很多氣膜體育館的建造企業(yè)為了追求利潤也不惜在建造材料方面偷工減料，嚴(yán)重影響了氣膜體育館的建造質(zhì)量。因此，必須盡快制定氣膜體育館的建造標(biāo)準(zhǔn)，相關(guān)部門也必須要對(duì)氣膜體育館的建造實(shí)施嚴(yán)密的行業(yè)監(jiān)督。

參考文獻(xiàn)：

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中圖分類號(hào)：TU245.2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1001-702X（2016）05-0084-03

收稿日期：2015-12-10

作者簡(jiǎn)介：鄭祥，男，1983年生，河北承德人，碩士，講師。

The constructive research about air gymnasium and its future

ZHENG Xiang
（Chengde Medical College，Chengde 067000，China）

Abstract：This paper carries out relative constructive research about the air gymnasium and its future，defines the concept of air gymnasium.Discusses its supporting principle，major components and partial advantages，describes the current status and enlightenment of air gymnasium development in U.S.and Japan，discusses the development status of air gymnasium in China and the existing problems，and puts forward the related countermeasures for sustainable development of air gymnasium in China.

Key words：air gymnasium，supporting principle，advantage，safety