郑祥

（承德医学院，河北 承德　067000）



气膜体育馆及其发展的建设性研究

郑祥

（承德医学院，河北 承德067000）

摘要：主要针对气膜体育馆及其发展进行相关的建设性研究，论述了气膜体育馆的支撑原理、主要组成部分及优势，阐述美日气膜体育馆发展现状及启示，论述了我国气膜体育馆发展现状及存在的问题，提出促进气膜体育馆在我国可持续发展的相关建议。

关键词：气膜体育馆；支撑原理；优势；安全性

随着现代建筑技术的快速发展，气膜体育馆逐渐出现在人们的视野当中。气膜体育馆的建设周期较短，耗费资金相对较少，且能够在一定程度上弥补目前大型体育场馆欠缺的问题，这也是为何气膜体育馆会倍受青睐的主要原因。查阅相关文献资料发现，目前国内与气膜体育馆相关的研究几乎没有。为了促进气膜体育馆在我国能够得到可持续发展，有必要对该问题进行更加深入的研究。

1　气膜体育馆

气膜体育馆是气膜建筑的一个重要分支，随着气膜建筑技术的不断成熟，目前我国已经逐渐有学校、单位和组织开始着手打造气膜体育馆。气膜体育馆主要运用一种特殊的建筑膜材打造而成，在气膜体育馆内可以通过智能化的控制设备来调整体育馆内的环境，让馆内的温度、湿度以及气压保持在人体运动适宜的范围之内。目前还没有关于气膜体育馆的概念界定，结合已有的文献资料和相关研究，可以对气膜体育馆进行这样的概念界定：气膜体育馆即是指以具有高强度、高柔韧性的膜材为主要建筑材料，将膜材运用特定方式固定于地面，并以先进的智能化控制设备调节馆内气压，进而形成一个无骨架空间的一种现代体育馆。气膜体育馆的建设模式不仅是一种建筑设计上的创新，它更是未来体育场馆建设以及发展的主流趋势之一。

2　气膜体育馆的支撑原理、主要组成及优势

2.1气膜体育馆的支撑原理

气膜体育馆是一种大跨度的气膜建筑，气膜体育馆的建设首先是将经过特殊处理的膜材牢固地固定在地面的基础结构周边，然后再利用特殊的供风系统不断增强体育场馆内的气压，当体育场馆内的气压上升到一定高度之后，就会在体育场馆内外产生一定的压力差从而有效地抵抗外部压力［1］。由于膜材的质量较轻，因此仅仅需要通过气压就可以形成对气膜体育馆屋顶的有效支撑，支撑原理如图1所示。

图1　气膜体育馆的支撑原理

2.2气膜体育馆的主要组成部分

气膜体育馆内除了需要配备一套智能化的加热、充气以及备用设备之外，还需要具备完整的照明系统以及门禁系统。具体的工作原理以及各系统组成主要如图2所示。其中的运输门主要供相关的工作人员使用，最主要的作用是运输体育场馆内所需要的大型物件；旋转门则是为运动人员以及工作人员日常进出提供方便。为了防止发生意外事故，一般在气膜体育馆内还会专门开设几个应急出口。

图2　气膜体育馆各系统组成示意

2.3气膜体育馆的主要优势

2.3.1成本较低

气膜体育馆的最大优势即是它的造价非常低。这一点是传统体育场馆建设所无法比拟的。由于气膜体育馆的建筑结构比较简单，建造所采用的材料也较为便宜，因此受到了很多单位和组织的青睐。气膜体育馆的膜材以及其它结构组成大都在工厂已经完成，然后再运输至施工现场进行组装。一般来说，气膜体育馆从设计、采购到加工，大约需要3个月的时间。而安装气膜体育馆的主体建筑结构也仅仅只需要10多天的时间。可以减少大量的现场施工时间，让气膜体育馆的建设工期大大缩短，从而减少体育馆的造价成本。另外，气膜体育馆的维护成本也很低。气膜体育馆的膜材具有很强的耐腐蚀性，通常在25年内不需要任何维护。

2.3.2节能环保

气膜体育馆采用的是一种特殊的建筑膜材，在其表面涂有PVDF，因此膜材具有非常高的散热率以及热反射率。也是一种非常环保的材料，具有一定的保温性能。如果是相同的室内空间，气膜体育馆内的空调能耗仅仅相当于传统建筑结构的25%左右。气膜体育馆所使用的建筑膜材还具有较好的自然光透射率，自然光通过膜材投射进体育馆内可以产生非常均匀的漫射光。这种漫射光线没有死角，亦不会产生阴影，更不会让人感到炫目。在白天室外光照条件较好的情况下，气膜体育馆内不需要任何辅助照明设备，与传统的体育馆相比大大降低了照明能耗。即使是在夜间，这种漫反射效果也可以使体育馆内的灯光设备实现省电高效的效果。

2.3.3安全性高

气膜结构的体育馆具有非常大的纵横向刚度，可以抵御很强的飓风以及积雪，这一点在相关的实验研究中已经得到了有效证明。为了克服耐火性能不佳的问题，在膜材上加涂了防护涂层。这些防护涂层具有很强的耐热性，其阻燃性能也经得起考验［2］。将明火靠近膜材，在明火离开的0.3s之内，火苗会自然熄灭。可以说，我国气膜体育馆建设所用膜材的耐高温以及阻燃性能已经跃居国际一流水平。气膜体育馆建设所用的膜材具有一定的韧性且不易破损，即使在气膜体育场馆气膜破损且没有内部气压进行有效补偿的情况下，气膜体育馆的塌落也需要经历一个漫长的过程。深圳博德维建筑工程有限公司做过这样的实验：将气膜体育馆的进出口全部打开，气膜结构塌落到离地面2m高度的时间大约要经历10h。一旦发现气膜体育馆的气膜产生破损，此时可以对其进行及时的修补［3］。在修补期间可以充分利用气膜体育馆内的智能控制系统有效增强馆内的气压，从而保证气膜体育馆的建筑结构主体安全。

3　美日气膜体育馆发展现状及启示

3.1美国

美国是最早发展气膜体育馆的国家之一，至今气膜体育馆业已成为美国非常常见的一种体育场馆。网球运动在美国非常盛行，因此在美国的气膜体育馆中网球气膜体育馆也是最多的。除此之外，还有很多橄榄球气膜体育馆。橄榄球训练场馆的要求非常之高，它要求体育馆的高度高、跨度大，而如果用实体建筑来建造橄榄球体育场馆，其建造难度以及成本均是非常之高的。因此，在美国很多橄榄球体育场馆均选择了气膜体育馆。在美国很多高校的体育馆均选择气膜体育馆这一建设方式。据统计，美国阿赛奇公司在全美境内建造的气膜体育馆已经超过5000个［4］。1982年，阿赛奇公司在美国设计了首个高尔夫气膜体育馆，共设有50个打位，人们可以在馆内无任何限制地进行高尔夫运动。因为该气膜体育馆的跨度非常大，约有91m的宽度，且整个气膜体育馆的高度高达8层楼之高。该气膜体育馆建造成功之后，气膜体育馆也逐渐在全美盛行起来。

3.2日本

日本建造气膜体育馆的历史最早可以追溯至20世纪80年代。最初建成的气膜体育馆有藤田海豚俱乐部游泳馆、东京充气棒球馆及东京圆顶运动场等。东京圆顶运动场占地面积115 221m2，建筑面积45 570m2，地下2～6层，体积124万m3，拥有56000个座位，是当时日本最大的室内体育场馆［5］。随着第一个气膜体育馆的建造成功，再加上对气膜体育馆的大力宣传，气膜体育馆在日本也逐渐盛行。

3.3气膜体育馆的发展

从美、日等国的气膜体育馆发展现状可以明显看出，气膜体育馆是体育场馆的重要建设方式之一，在国外很多国家气膜体育馆已经得到很好的发展。这样的发展现状对于我国来说也具有一定的启示。

3.3.1转变观念，接受气膜体育馆这一新兴建设方式

在我国，传统的观念认为体育馆的建设必须是实体结构，对于建设气膜体育馆很多人一时还无法真正接受。要想让气膜体育馆在我国真正的发展起来，必须要首先转变人们的这种传统观念，让人们从内心深处真正接受气膜体育馆这一新兴建设方式。

3.3.2引进技术，让气膜体育馆的建设变得更加成熟

美、日等国在气膜体育馆的建设已有30年左右的时间，也积累了很多扎实的建造技术。我国在发展气膜体育馆的同时，也应该积极的向美、日等国学习，引进较为先进的气膜体育馆建造技术，从而保证气膜体育馆的建设具有一定的先进性，使气膜体育馆在我国得到更好的发展。

3.3.3大力推广，让气膜体育馆被更多人所熟知

美、日等国的气膜体育馆的发展自然离不开相关的推广，如美国的阿赛奇公司就在气膜体育馆的推广方面作出了很多努力。我国气膜体育馆建造的相关公司在推广方面仍需努力。

4　我国气膜体育馆发展现状及存在的问题

4.1我国气膜体育馆发展现状

我国发展气膜体育馆的历史并不长，进入21世纪之后国内相关公司才从国外逐步引进这项新的体育场馆的建造技术。到目前为大约有100个项目。如2008年建造的中央党校气膜网球馆、2012年建造的济南奥体中心气膜网球馆、2013年建造的山东省潍坊市峡山气膜网球馆、2014年建造的青岛市李沧区金水东路社区气膜运动馆等。

4.2我国气膜体育馆发展过程中存在的主要问题4.2.1建造单位较少

目前，我国掌握气膜体育馆建造技术的企业并不多。有能力承建气膜体育馆的企业主要有深圳市深东南膜结构技术开发有限公司、深圳市金瑞泰钢膜结构工程有限公司、深圳市博德维环境技术有限公司等几家为数不多的公司。我国目前所建造的气膜体育馆当中很多均是由这几家公司所建造的。如深圳市博德维环境技术有限公司近年来所承建的气膜体育馆项目有：天津响螺湾体育休闲广场气膜馆、海南省文昌中学羽毛球馆、海南农科院羽毛球馆、北京建筑大学大兴校区充气膜结构体育馆、青岛金水东路社区气膜运动工场等。这些气膜体育馆项目的建设也受到了社会上的一致好评。但是一个行业的发展仅仅依靠这几家企业是远远不够的，要想让我国的气膜体育馆在未来得到更健康、更长远的发展，必须要有更多的气膜体育馆建造企业融入其中，进而形成一种良性的市场竞争状态。4.2.2存在技术缺陷

虽然气膜体育馆在我国已经发展多年，且拥有一定的技术储备，但是，建造技术仍然存在很多缺陷，也在一定程度上阻碍了气膜体育馆在我国的健康、可持续发展。如2012年位于良乡的中国社科院研究生院气膜体育馆发生了顶棚漏气现象，虽然厂家对气膜体育馆进行了及时的修补工作，但是其造成的社会影响却是非常恶劣的。受到相关报道的影响，气膜体育馆的形象也大打折扣。由此可见，技术上存在的缺陷是影响气膜体育馆在我国发展的重要因素。

4.2.3缺乏行业监督

气膜体育馆的建造在我国还属于新兴行业，亦缺乏相关的建设标准，更未对气膜体育馆的建设实施有效的监督。在这样的大背景下，究竟气膜体育馆的建设质量如何，所采用的建设材料是否符合环保、质量标准，根本无法进行有效的衡量。这也使部分企业为了谋求利润最大化，在建设气膜体育馆的过程中以次充好，不顾建设质量。基于此种情况，我国必须要尽快建立起行业监督体系，制定严格的气膜体育馆建造标准，对气膜体育馆的承建企业进行严密的监督。

5　促进气膜体育馆在我国可持续发展的相关对策

5.1政策扶持，实现良性竞争

目前，国内较少的气膜体育馆建造企业对于气膜体育馆在我国的健康、可持续发展来说是非常不利的。为数较少的气膜体育馆建造企业在国内几乎已经形成了行业垄断。为了让建造气膜体育馆的企业可以更好的实现良性竞争，必须要制定相关政策扶持更多的气膜体育馆建造企业，在整个行业中形成一个良性的竞争状态。

5.2提升技术，提高建设质量

目前，我国很多气膜体育馆企业的建造技术均是从国外引进的，由企业自主研发的技术可谓少之又少。部分企业也尝试进行自主研发，但是在一些新技术的应用方面仍然远远落后于国外的一些发达国家。基于此种情况，为了让气膜体育馆在我国得到更好的发展，相关建造企业必须要积极的进行自主研发，从而不断提升自身的技术水平。除此之外，国家对于气膜体育馆建造企业还应该积极的提供技术支持，可以让国内一些气膜材料的相关科研机构直接与气膜体育馆建造企业进行对接，提供一定的技术支持。

5.3严格监督，制定建造标准

我国目前在气膜体育馆的建设方面并未建立起相应的行

业监督体系，更未建立起统一的建造标准。在这样的情况之下，很多气膜体育馆的建造企业为了追求利润也不惜在建造材料方面偷工减料，严重影响了气膜体育馆的建造质量。因此，必须尽快制定气膜体育馆的建造标准，相关部门也必须要对气膜体育馆的建造实施严密的行业监督。

参考文献：

［1］任卫艮.浅析高原冻土地区气膜建筑的应用［J］.煤炭工程，2011（11）：29-31.

［2］杨渭根.气膜式建筑防火问题［J］.消防技术与产品信息，2009（7）：14-15.

［3］欧阳中华.膜建筑结构的分析方法与前景展望［J］.西部探矿工程，2005（6）：171-172.

［4］王凯.ETFE充气膜结构设计方法及应用［J］.住宅科技，2012（11）：27-32.

［5］俞善庆，尹延剑.日本第一座圆顶气膜室内体育场［J］.建筑学报，1988（12）：52-54.

中图分类号：TU245.2

文献标识码：A

文章编号：1001-702X（2016）05-0084-03

收稿日期：2015-12-10

作者简介：郑祥，男，1983年生，河北承德人，硕士，讲师。

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