0 引言
　　
　　近年來，科技不斷發(fā)展，復(fù)合材料工藝不斷進(jìn)步，體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)具有輕質(zhì)、高強(qiáng)度、強(qiáng)透光性、強(qiáng)柔性張力、易于施工及易回收等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)有的建筑體系中嶄露頭角并已組成體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)建筑體系。隨著體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)的普遍應(yīng)用，關(guān)于體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)越來越多的問題也得到了人們的關(guān)注。
　　
　　體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)存在較大差異，主要在材料、結(jié)構(gòu)、造型等方面。體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)的差異導(dǎo)致了透明度、強(qiáng)度、防火性能等差異，體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)的不同會(huì)影響支撐強(qiáng)度及形變量等，這些問題都會(huì)影響體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)的適用范圍。文章針對(duì)體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)及體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)的不同，進(jìn)行體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)的適用性分析，有利于體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)更好的應(yīng)用。
　　
　　1 體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)及其特性分析
　　
　　1.1 體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)的分類
　　
　　1.1.1 膜材組成
　　
　　(1）織物膜材：(1)涂層織物膜材的組成主要是涂層、纖維基布、膠粘劑及表面涂層等。主要有聚酯纖維基布PVC涂層膜（PVC/PES）、玻璃纖維基布Silicone涂層膜、玻璃纖維基布PVC涂層膜（PTFE/GF）、PBO纖維基布PVF涂層膜及聚酯纖維基布Silicone涂層膜等類型。(2)非涂層織物膜材主要包括棉質(zhì)纖維膜、氟化物織物及金屬織物。
　　
　　(2）非織物膜材：主要指以EPFE薄膜、THV/FEP薄膜及PVC薄膜等為代表的熱塑性化合物薄膜。
　　
　　1.1.2 防火性能
　　
　　A類膜材：涂層為PTFE、基布為玻璃纖維，不燃；B類膜材：涂層為聚乙烯基類、基布為乙烯-四氟乙烯共聚物或者玻璃纖維，可燃但不會(huì)燒穿，B1、DIN4120防火等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；C類膜材：涂層為聚氯乙烯，基布為聚酯纖維，可燃但不蔓延。
　　
　　1.1.3 工程應(yīng)用膜材
　　
　　(1)PVC膜材：多用于臨時(shí)性或半永久性建筑，耐久能力和自潔性較差，解決此問題需要靠TiO2或PVDF涂層。
　　
　　(2)PTFE和ETFE膜材：自潔性和耐久能力較好，使體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)走向永久性建筑，應(yīng)用更加廣泛。
　　
　　1.2 體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)分類
　　
　　(1）骨架式體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)：骨架的組成部分為鋼材和木材，上方的膜材主要起覆蓋作用，局部范圍內(nèi)發(fā)揮張拉作用，受骨架的約束，不易變形，風(fēng)振效應(yīng)相對(duì)較小。
　　
　　(2）張拉式體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)：拉索將體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)張拉于結(jié)構(gòu)上，膜面可以承擔(dān)起覆蓋建筑物的作用。這種結(jié)構(gòu)形式下膜面本身也是受力體系的組成部分，結(jié)構(gòu)受力體系由膜材壓桿拉索共同構(gòu)成，結(jié)構(gòu)變形大，風(fēng)振效應(yīng)較明顯。
　　
　　(3）充氣式體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)：(1)氣承式體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)：直接用單層薄膜作為屋面和外墻，借助送風(fēng)系統(tǒng)使室內(nèi)氣壓大于外界氣壓，從而產(chǎn)生氣壓差來抵抗外力。(2)氣肋（囊）式體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)：拱形膜肋通過充氣可具支撐能力作為氣肋（囊）式體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)的骨架，屋面體系則由骨架和膜材共同形成。
　　
　　(4）索桁架體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)：由索桁架與膜復(fù)合而成，索桁架本身就是一種獨(dú)立的建筑結(jié)構(gòu)體系，完整且穩(wěn)定，有足夠的剛度。
　　
　　(5）張拉整體與索穹頂體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)：是一種有自穩(wěn)定性的閉合結(jié)構(gòu)體系。在一定空間內(nèi)，經(jīng)連續(xù)拉力桿按特定幾何拓?fù)潢P(guān)系組成，有較大剛度和穩(wěn)定性。
　　
　　1.3 體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)的特性分析
　　
　　(1)PVC（聚氯乙烯）：彈性大，徐變大，強(qiáng)度低，柔韌性能好，可卷折，有良好的抗震性能，受光照影響較大，不易清洗，結(jié)構(gòu)受力不理想。
　　
　　(2)PVDF（聚二氟乙烯）：比PVC使用期限多7～10年，耐火性合格，可實(shí)現(xiàn)較大程度跨越。
　　
　　(3)PVF（聚偏氟乙烯）：更耐用，防沾污，但防火性、加工性、施工性不佳，100°以下幾乎不溶于任何溶劑。
　　
　　(4)PTFE（聚四氟乙烯）：適宜溫度范圍為-70～230℃，具有極好的耐久、防火及防污特性；樹脂含量大于90%，在拉伸強(qiáng)度上，與鋼材相似；光學(xué)性能好，耐老化，但成本高且柔軟性差。
　　
　　(5)ETFE（乙烯—聚四氟乙烯共聚物）：能在-200～150℃的溫度中長期使用，高抗污，易清洗，延展性、耐火性好，質(zhì)量輕，可循環(huán)使用，有較強(qiáng)的耐腐蝕性，且可強(qiáng)力附著在金屬表面，克服了PTFE不黏合金屬的缺陷，是金屬的理想復(fù)合材料；因其耐負(fù)壓極為優(yōu)良，在建筑中常常以氣墊的形式被采用，并監(jiān)控補(bǔ)充氣壓保證效果良好；光學(xué)性能極好，不易被外界環(huán)境影響。 　　
　　2 體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)建筑適用性分析
　　
　　2.1 體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)形式的建筑適用性分析
　　
　　(1）骨架式體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)十分穩(wěn)定，一般暴露于膜內(nèi)測，膜的強(qiáng)透光性也消除了關(guān)于視覺效果不佳的問題，同時(shí)，這樣的結(jié)構(gòu)形式更簡單有效地減小膜面曲率。平緩膜面，增加水平方向上的預(yù)張力，對(duì)骨架的布置、形式、結(jié)構(gòu)、節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)要求較高，適用于居住建筑。
　　
　　(2）張拉式體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)、膜曲面起重要結(jié)構(gòu)作用，可充分發(fā)揮張力膜特點(diǎn)，造型豐富，可提供良好的建筑標(biāo)志形成獨(dú)特的視覺效果，多用于開敞式建筑。但受力計(jì)算復(fù)雜，材料找形安裝與制作都較為困難。
　　
　　(3）充氣式體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)自重小，使用鋼材少，但遭遇自然災(zāi)害后易使膜不穩(wěn)定造成膜漏氣、氣壓控制系統(tǒng)不穩(wěn)定與屋面下癟；與ETFE膜結(jié)合可使膜更具穩(wěn)定性，但成本及后期維護(hù)所需費(fèi)用較高，所需建筑智能化水平較高。
　　
　　(4）索桁架體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)與其他結(jié)構(gòu)膜相比，體系更加完整穩(wěn)定，可承受更強(qiáng)大的壓力，可獨(dú)立于膜存在，性能更好，綜合造價(jià)更低，跨度更廣，使其內(nèi)空間更加簡潔，且對(duì)安裝誤差不敏感，適用于半封閉建筑屋頂。
　　
　　2.2 單層體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)建筑適用性分析
　　
　　單層膜具有一定的透光性，且易于施工更替，更加輕便，大大減少了支撐結(jié)構(gòu)的重量與體積，利于回收利用，符合當(dāng)代舒適、綠色節(jié)能的要求。
　　
　　(1）特點(diǎn)：質(zhì)地柔軟、透氣性良好、造價(jià)低、耐久性好。此外單層PVC體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)透光率較小但采光均勻，易施工且色彩豐富；其實(shí)惠的造價(jià)與簡便的施工使其適用于臨時(shí)性建筑，便于安置與拆卸。但是可使用時(shí)間較短，各項(xiàng)功能隨時(shí)間推移逐步弱化。
　　
　　(2)PTFE膜耐久性極高，可用作永久性建筑的材料，同時(shí)透光性良好，為均勻漫射光，在一定程度上可以阻擋紫外線，但體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)表皮材料易產(chǎn)生褶皺較難恢復(fù)原狀，在一定程度上影響建筑物美觀，因此在施工過程中有一定的局限性，適用于中、大型建筑，具有一定的透氣性，但不適用于充氣式體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)建筑。
　　
　　(3)ETFE膜耐久性良好，可用作永久性建筑的材料，其透光性與玻璃相似，可作為玻璃替代品，但透光性極高易造成眩光，容易受紫外線破壞，可與其他膜同時(shí)使用來達(dá)到遮光效果；ETFE膜易于回收利用，是良好的綠色節(jié)能材料，但需要持續(xù)充氣保持特定壓力，維護(hù)費(fèi)用較高，且加工較難。 　　2.3 改良提升體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)
　　
　　2.3.1 體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)保溫隔熱性能的改善
　　
　　我們常用雙層體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)進(jìn)行保溫隔熱。但雙層體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)或涂覆low-e涂層的體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)并不適用于對(duì)保溫隔熱要求嚴(yán)苛的建筑。因此，改善其保溫隔熱性能，往往需要減少光線和熱量輸出，故可將多層膜進(jìn)行疊加降低透光率以達(dá)到理想效果；另外，在夏熱冬冷時(shí)，可將反射性涂層涂抹在膜表皮。有些建筑對(duì)透光性要求較高，不適合以上兩種方法。為解決此類問題，可采用透光保溫材料，既可改善體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)的保溫隔熱性能，又不影響建筑物的透光效果。
　　
　　2.3.2 對(duì)體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)遮陽及透光的改進(jìn)
　　
　　PVC膜及PTFE膜一般無需處理。ETFE膜分為透明和白色兩種。透明ETFE膜一般要進(jìn)行鍍膜或印刷的表面處理以避免眩光及紫外線照射，且可產(chǎn)生良好的視覺效果及豐富的色彩。另外，ETFE膜一般以氣囊式充氣膜的形式運(yùn)用于建筑。改良后的ETFE體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)可解決采光不足和光線過強(qiáng)對(duì)室內(nèi)所產(chǎn)生的影響。
　　
　　2.3.3 對(duì)體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)聲學(xué)性能的改善
　　
　　主要對(duì)隔聲性能及吸聲性能的改善。隔聲性能的改善主要是使用雙層膜或與隔聲材料配合使用，適用于對(duì)隔聲要求不高的場所，不適用專業(yè)聲音場所。打孔處理膜材是改善吸聲性能的主要方式，這種處理方式的膜材大多采用ETFE膜，將其打孔可用于雙層膜內(nèi)表面，或者使用一些吸聲材料以改善吸聲性能，用于對(duì)室內(nèi)聲學(xué)有一定要求但沒有嚴(yán)苛要求的場所。
　　
　　2.4 體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)建筑適用性展望
　　
　　2.4.1 體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)適用于建筑屋頂或庭院覆蓋
　　
　　體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)具有強(qiáng)透光性、膜面分子密度小、易于回收等特點(diǎn)，故在某些建筑物的運(yùn)用上可替代玻璃。建筑屋頂影響建筑物保溫性能，在體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)與玻璃保溫性能相近的前提下，不同型號(hào)不同材料的膜,運(yùn)用不同形式可滿足建筑對(duì)采光照度與光線的不同需求。另外，體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)的輕質(zhì)和施工便利特點(diǎn)，使對(duì)庭院封閉處理的應(yīng)用更為合理。
　　
　　2.4.2 體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)適用于臨時(shí)性建筑及需要移動(dòng)的建筑
　　
　　體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)易于施工、回收，因此在臨時(shí)性建筑應(yīng)用方面極具優(yōu)勢。憑借其良好的施工性能及極小的面密度，體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)也可應(yīng)用于可移動(dòng)建筑。用體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)可移動(dòng)建筑的優(yōu)點(diǎn)在于節(jié)省人力物力，有很強(qiáng)的靈活性。
　　
　　2.4.3 體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)適用于大跨度或高層建筑
　　
　　因其極小的面密度和較高的透光率，現(xiàn)階段大跨度建筑運(yùn)用體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)較多，而高層建筑因膜表皮的柔性易受風(fēng)力影響而難以適用。但未來隨著各方面發(fā)展，體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)可在更具特點(diǎn)柔性的高層建筑形態(tài)中使用，體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)除了為人熟知的強(qiáng)性變形，還可以變?nèi)釣閯偅移錁O輕的質(zhì)量十分適用于高層建筑。
　　
　　2.4.4 體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)適用于居住建筑
　　
　　各種體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)可與居住建筑結(jié)合以拓寬用途。與傳統(tǒng)的剛性建筑體系不同，體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)是一種獨(dú)特的柔性張力體系。在某些情況下，體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)需要與其他建筑結(jié)構(gòu)形式復(fù)合使用。同樣，體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)也要與其他建筑材料一起使用以達(dá)到更大程度體現(xiàn)各自優(yōu)勢的效果。比如：將不透明體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)和保溫材料一起運(yùn)用于建筑，不僅可以達(dá)到保溫效果還可以隔絕外界光線和視線。體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)用作建筑墻體部件的研究，拓寬了輕質(zhì)外墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)范圍，但如何更合理、經(jīng)濟(jì)美觀地將體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)運(yùn)用于建筑還有待研究。
　　
　　3 結(jié)語
　　
　　結(jié)合國內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀，從體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)和體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)兩方面，對(duì)體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)建筑體系進(jìn)行較為詳細(xì)的論述；針對(duì)不同的體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)形式和體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)建筑，進(jìn)行利弊分析并闡述實(shí)用性；根據(jù)體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)提出改進(jìn)措施，展望了體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)的適用性和運(yùn)用的合理性，展示了體育場看臺(tái)設(shè)計(jì)在將來建筑體系中的優(yōu)越地位。