在大阪世博會，蓋格公司成功地向世人推出氣撐式膜結(jié)構(gòu)的新設(shè)計技術(shù)，而受到建筑工程界一致認可后，又面臨所使用的膜結(jié)構(gòu)膜材料問題。這種膜材只有7年— 8年的壽命，在太陽紫外線及風、雨的交互作用下，膜布會變得硬脆、破裂，而失去結(jié)構(gòu)性能。只有使用好的膜布材料，才能使這種大跨距的屋頂，成為永久性的建筑。正在此時，美國福特基金會下屬的教育設(shè)施實驗室給蓋格公司一筆資金，用來開發(fā)此種永久性的建筑膜。在蓋格公司領(lǐng)導(dǎo)下，同美國的杜邦公司、康寧玻纖公司、貝爾德建筑公司、化纖織布公，五家共同開發(fā)永久性的結(jié)構(gòu)膜。產(chǎn)品很順利地就制成了，化纖公司將康寧公司提供的玻璃纖維，先集成線再織成布紗，經(jīng)過矽膠浸泡，先制成水密坯布，再多次快速放入特氟隆溶液中，使坯布兩面皆有均勻的特氟隆涂層，永久性的PTFE膜正式誕生。經(jīng)過加速氣候?qū)嶒灒湮锢矸�(wěn)定性確定后，蓋格公司又設(shè)計各種結(jié)構(gòu)配件及確定設(shè)計程序，以建造不同性質(zhì)的膜結(jié)構(gòu)。堪薩斯城的建筑師約翰·西弗率先使用此產(chǎn)品，在加州的拉·弗恩建了一座學(xué)生活動中心，另外，幾平同時即1973年在圣太·克羅拉的加州分校辦建了一座氣撐游泳館（活動屋頂）及學(xué)生活動中心，從此永久性膜結(jié)構(gòu)便正式在美國風行。
1．關(guān)于膜結(jié)構(gòu)
一般鋼結(jié)構(gòu)屋頂，是由橋梁支撐屋面板，上面覆蓋防水、隔熱層，這些屋面材料皆不承受結(jié)構(gòu)力。但膜結(jié)構(gòu)中的膜本身就承受活荷載包括風壓、溫度應(yīng)力等，膜既是覆蓋物，亦是結(jié)構(gòu)的一部分。
以材質(zhì)分類，膜結(jié)構(gòu)有以下兩種：
1）平面不織膜：由各種塑料，在加熱液化狀態(tài)下擠出的膜，它有不同厚度、透明度及顏色，最通用的是聚乙烯膜。亦有以聚乙烯和聚氯乙烯熱熔后制成的復(fù)合膜，其抗紫外線及自潔性強，且使用年限可從7年延長到15年，此種膜因張力強度不大，而自跨度不大，屬于半結(jié)構(gòu)性的膜材。
2）織布合成膜：以聚酯絲織成的市心，雙面涂以PVC樹脂，再用熱熔法覆蓋上一層聚氟乙烯膜，制成復(fù)合膜，使用年限從 7年延長到15年。因布心的張力強度較大可以使用于多種的張啦力型結(jié)構(gòu)，跨度可達8m－10m，在美、日、法等國皆生產(chǎn)多種品牌。
2．幾種膜結(jié)構(gòu)
與上述結(jié)構(gòu)膜結(jié)合的結(jié)構(gòu)大約有下述幾類:
1）純鋼拱形結(jié)構(gòu)
采用傳統(tǒng)的梁柱系統(tǒng)，屋頂為圓拱式，柱梁間距一般為8m左右。
2）混凝土結(jié)構(gòu)主體加鋼拱
以上兩種最簡單的膜結(jié)構(gòu)，依平面的形狀，如方形、菱形等，可有許多變化，拱的間距依使用的膜材強度、設(shè)計荷載、風力等確定。
3）混凝土主體結(jié)構(gòu)加鋼索
脊素為上彎，位于膜布下面，谷索為下彎，位于膜上面。兩種鋼索的彎向相反張拉后造成相反方向的垂直力，使膜市受到垂直方向的張力，膜布中水平方向的張力直接張拉形成。
4）混凝土主體結(jié)構(gòu)加鋼柱
5）張拉式帳篷膜結(jié)構(gòu)
6）大型（跨度在200m以上）氣撐式膜結(jié)構(gòu)
用扁鋼作的鋼索加上膜布，可以做成大跨度的巨型屋頂。這種建筑，結(jié)構(gòu)簡單，施工方便，經(jīng)濟效益高，無需維修。但因需常年維持封閉，進出較不便，現(xiàn)己不再新建，但仍不失為一種好的結(jié)構(gòu)形式。由于膜結(jié)構(gòu)需要精確的設(shè)計及剪裁，以達到理想的效果，大衛(wèi)、蓋格和哥倫比亞大學(xué)的同僚邁克、馬克麥克和約塞夫、賴特共同開發(fā)了非線性鋼索計算程式，為氣撐式大型膜屋頂工程設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。自1973年至1978年，在世界各地一連建造了12座氣撐式膜結(jié)構(gòu)大型室內(nèi)體育館，與同時期落成的其他球場比較，這些膜結(jié)構(gòu)的體育館不但價格便宜，而且施工快。面積40000m2的銀頂球場的屋頂只用了11.5個月即全部完成。為世界最大之室內(nèi)體育館。
7)鋼索穹頂
1980年左右，蓋格先生又創(chuàng)造了使用永久性結(jié)構(gòu)膜的新技術(shù)，這種新技術(shù)是基于工程哲學(xué)家巴克明斯特．富勒的理論。富勒認為現(xiàn)代的結(jié)構(gòu)都是在對抗地心吸引力，不斷地爭取壓力的連續(xù)性，但自然界并非如此。這是一項看似平淡，實則非常智慧的哲理，1983年他發(fā)表的文章中建議在結(jié)構(gòu)上逐步減少壓力的影響，而增加張力的作用，富勒將他的新觀念命名為“張力式”，英語是張力（Tension）和完整(Integrity)二字的合成。在這種理想的結(jié)構(gòu)中“壓力桿件是張力大海中的一個小島”。蓋格先生對富勒的哲理，則有更進一步的解釋，他認為“空間的跨越是由連續(xù)的張力索和不連續(xù)的壓力桿”完成的。在這一理論基礎(chǔ)上，他提出鋼索穹項由以下桿件組成：中央張力環(huán)經(jīng)由數(shù)目為四的倍數(shù)的脊索、環(huán)索、中繼斜拉索、壓力桿和斜拉索而到達壓力環(huán)梁，形成一個完整封閉的張力拱結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。
這一發(fā)明取得了專利。因其不需空氣支撐，制作比較簡便，故在大型場館的建設(shè)中，逐步取代了氣撐式膜結(jié)構(gòu)。鋼索穹頂在結(jié)構(gòu)技術(shù)上，用預(yù)應(yīng)力的原理建立了一種完全突破傳統(tǒng)思維的新概念。
將鋼索結(jié)構(gòu)加上預(yù)應(yīng)力，使得原來應(yīng)是壓力的桿件亦成了張力件，并以鋼索取代，由此壓力桿件的數(shù)目減少，而形成非常輕巧的穹頂結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的鋼架結(jié)構(gòu)自身重量隨跨度加大而急劇增加，但在鋼索穹頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)系統(tǒng)中，單位重量永遠保持不變。這在結(jié)構(gòu)學(xué)的理論上，是一個突破。
鋼索穹頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)系統(tǒng)，亦可配以其他傳統(tǒng)建材，如鋼板、玻璃等，結(jié)構(gòu)自重不會超過20Kg/m2，是一項高功效、多用途的新技術(shù)。
鋼索穹頂?shù)奶攸c在于:
1)單位重量輕：一般說來建筑在 70m—300m之間時，其平均自重（包括所有構(gòu)件）均在15kg/m2—25Kg/m2范圍內(nèi)。而且無論跨距多大，單位面積自重，都不會超過250 Kg/m2。
2)形狀多樣化：通常做大跨距結(jié)構(gòu)都是用圓形拱頂，但鋼索穹頂可有許多選擇。
3)屋頂面材有多種選擇：鋼索穹頂是張力拱，可以接受任何塊狀屋面材料，如鋼板、玻璃、結(jié)構(gòu)膜等。一般都將鋼索穹頂和膜結(jié)構(gòu)聯(lián)想在一起；但并非必然如此。
4)施工方便、工期短：因為單位面積重量輕，施工機具及吊裝設(shè)備用的較小，大部分鋼索、桿件都在地面組裝，只要將斜拉索張拉，即可將整個屋頂逐漸舉起，幾乎不需臨時支架。
5)不漏雨，無維修：大型屋頂遇到的最大問題是漏雨，通常傳統(tǒng)的拱形屋頂，因受日照及其他氣候因素影響，屋面材料5年—7年就會老化。一般情況下越大的屋頂，漏雨問題越不好處理。如果鋼索穹頂和結(jié)構(gòu)膜一齊使用，則可一勞永逸地解決漏水問題，張力膜緊繃在張力鋼索網(wǎng)上，熱脹冷縮只會使膜的預(yù)應(yīng)力略為加減；而不會被破壞。
永久性的結(jié)構(gòu)膜，因為有特氟隆面層，可吸收紫外線，故老化現(xiàn)象十分緩慢，保守而合理的推斷可連續(xù)使用40年—50年。最早建造的位于圣塔·巴巴拉的加州大學(xué)的膜結(jié)構(gòu)已有28年，如今依然完好如新。因為不老化，故無需修理及維護，十分經(jīng)濟。
6)防風、抗震、防火、抗酸、堿、鹽：永久性膜的單位張力在100Kg/cm以上，可抗颶風。表面涂料及布心的玻璃纖維，皆不自燃。因為自重只及傳統(tǒng)鋼拱屋頂?shù)?/12，故對地震水平力的減低至為可觀。特氟隆涂料的化學(xué)穩(wěn)定性，對任何強酸、堿、鹽份，皆無反應(yīng)。
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