充氣結(jié)構(gòu)及其類別

一片只能承受拉力的柔性薄膜如果受到一種有壓差的氣體作用時(shí)，呈現(xiàn)出充氣的形狀，它朝著氣體密度低的方向變形，直到位置和形狀都穩(wěn)定為止。充氣受壓后的薄膜能夠承受一定的外力，根據(jù)這一基本原理，可利用薄膜和受約束的氣體共同構(gòu)成為一種結(jié)構(gòu)體，這樣所形成的結(jié)構(gòu)就是充氣結(jié)構(gòu)。

在建筑中，充氣結(jié)構(gòu)可以用單層(單氣膜)，也可以用雙層薄膜（雙氣膜）來(lái)承受荷載。所謂單氣膜還是雙氣膜，是根據(jù)使用空間和大氣之間發(fā)揮主要結(jié)構(gòu)效用的薄膜的層效來(lái)決定的。單氣膜結(jié)構(gòu)中，使用者和環(huán)境之簡(jiǎn)依次是人--氣體（非常壓）--張力薄膜--大氣的序列：雙氣膜結(jié)構(gòu)中，使用者和環(huán)境之間依次是人--空氣（常壓或非常壓）--張力薄膜--氣體（非常壓--張力薄膜--大氣的序列。單氣膜的支求介質(zhì)必須是空氣，其密度必須對(duì)生理無(wú)害：雙氣質(zhì)的兩層受力薄膜中間可以用其他氣體或高壓空氣，作為建筑物的一部分，這些結(jié)構(gòu)通常都是封閉的，非常壓的氣體被約束在薄膜或薄膜與其它建筑部件圍合的空間內(nèi)部。

若根據(jù)被約束氣體壓力的大小，還可以把充氣結(jié)構(gòu)分為兩個(gè)基本類別：低壓充氣結(jié)構(gòu)和高壓充氣結(jié)構(gòu)。低壓充氣結(jié)構(gòu)中，被約束氣體與大氣的壓差一般為10～100mm水柱，作用在氣密壁上的是10~~100kg/㎡的較低壓力。而在高壓充氣結(jié)構(gòu)中，一般是1,000~~7,000mm水柱的壓差，即需保持1,000～7,000kg/m2的較高壓力。單氣膜通常是低壓的：而雙氣膜可能是高壓的也可能是低壓的，且通常要比單氣膜高些。

此外，根據(jù)被約束氣體的壓力的性質(zhì)，可以把充氣結(jié)構(gòu)分為負(fù)壓體系和正壓體系。不同類別的壓力對(duì)結(jié)構(gòu)形式有巨大的影響，產(chǎn)生了完全不同的邊界構(gòu)成方式和空間形狀。正壓體系的薄膜是向外凸的：而負(fù)壓體系的薄膜是向內(nèi)凹的，因此負(fù)壓體系屋面的設(shè)計(jì)要求仔細(xì)處理積雪和積水等可能造成的問(wèn)題。