淺談膜結(jié)構(gòu)在公園景觀中的應(yīng)用
——以廈門環(huán)東海域濱海旅游浪漫線紫荊夜跑園為例

楊曉榕

(廈門合立道工程設(shè)計集團股份有限公司，福建 廈門 361000)

項目概況：廈門環(huán)東海域濱海旅游浪漫線紫荊夜跑園位于同安大橋以北， 環(huán)灣西路以東，臨近同安西溪入?？诩败ゎ^溪，面積為18.2公頃，是廈門濱海旅游浪漫線上的帶狀休閑綠地，背靠居住區(qū)和學(xué)校。紫荊夜跑園設(shè)置有星光夜跑跑道、兒童活動區(qū)、攀爬樂園、5km集散廣場、休閑服務(wù)驛站及親水平臺等功能。

馬拉松賽道穿園而過，日常為散步、休閑、騎行、跑步的功能。紫荊夜跑園不僅承載著社區(qū)公園的功能，還要滿足旅游、休閑、賽事等其他功能。所以在設(shè)計景觀構(gòu)筑物構(gòu)思初期，我們確立了浪漫線“浪漫”的氣質(zhì)，融入廈門“海上花園”的特質(zhì)，以百合花為造型，我們設(shè)計了多個膜結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑物，以其優(yōu)雅的氣質(zhì)，陽光下浪漫圣潔的形象，矗立于濱海之一隅，融入公園的自然環(huán)境之中，綻放出獨特的藝術(shù)美感。

膜結(jié)構(gòu)，具有良好的結(jié)構(gòu)美，造型自由、輕巧、柔美，充滿力量感，富于表現(xiàn)力，相對于其他的景觀構(gòu)筑物，更容易被大家所接受，其不僅具有藝術(shù)美感，還具有較好的實用性，既能遮陽又能遮雨，并且適用于多種環(huán)境之中，對于雨雪天氣較多的城市，其抗壓強度也能展現(xiàn)出極大優(yōu)勢。膜結(jié)構(gòu)可以在很多不同環(huán)境中展現(xiàn)不同的應(yīng)用場景，其姿態(tài)可以隨著鋼結(jié)構(gòu)的變化形成不同的造型，而且可以隨著日光或夜景燈光的照耀，形成不同的形態(tài)特色。

1 膜結(jié)構(gòu)的構(gòu)成

膜結(jié)構(gòu)主要有鋼結(jié)構(gòu)和膜材構(gòu)成，鋼結(jié)構(gòu)為“骨”，膜材為“皮”，膜材依附于鋼結(jié)構(gòu)之上，或是向膜內(nèi)部充氣，由空氣壓力支撐膜面，或是利用柔性鋼索和剛性支撐結(jié)構(gòu)將面撐起，從而形成具有一定剛度，能夠覆蓋大跨度空間的結(jié)構(gòu)體系[1]。

膜結(jié)構(gòu)景觀構(gòu)筑物造型豐富多彩，千變?nèi)f化。膜結(jié)構(gòu)主要可分為骨架式，張拉式，充氣式。

(1)骨架式 鋼結(jié)構(gòu)作為骨架，在鋼結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上做繃膜處理。

(2)張拉式 由鋼立柱、拉索和膜材構(gòu)成，以拉索和立柱拉緊膜材，讓膜材形成張力。

(3)充氣式 充氣式膜結(jié)構(gòu)是將膜材固定于屋頂結(jié)構(gòu)周邊，利用送風(fēng)系統(tǒng)讓室內(nèi)氣壓上升到一定壓力后，使屋頂內(nèi)外產(chǎn)生壓力差，以抵抗外力，利用氣壓來支撐。隨著2008北京奧運會國家游泳中心中標(biāo)方案—“水立方”的固護體系采用充氣膜結(jié)構(gòu)形式,充氣膜在我國廣泛地被應(yīng)用到工程實踐中[2]。

在公園景觀設(shè)計中，鋼結(jié)構(gòu)首先具有良好的穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)安全，其次還要有較好的結(jié)構(gòu)美感。在公園的尺度當(dāng)中，以人視線角度，鋼結(jié)構(gòu)屬于近人尺度，其形態(tài)是首先映入眼簾的，所以鋼結(jié)構(gòu)的處理應(yīng)當(dāng)較為輕盈，鋼管管徑不宜過粗，且要有秩序與節(jié)奏，弧度自然富有美感，呈現(xiàn)出雕塑般質(zhì)感。而膜體應(yīng)有飽滿的曲面，柔美的曲線，和精致的藝術(shù)感。

2 膜結(jié)構(gòu)的主要特性

(1)可塑性 膜結(jié)構(gòu)不再是我們常見的建筑平直的設(shè)計語言，更多的呈現(xiàn)出優(yōu)美的曲線語言，更加柔和。雙曲面及多曲面等，給設(shè)計師提供了很大的想象空間和創(chuàng)造空間。

(2)透光性 膜結(jié)構(gòu)的膜材具有一定的透光性，使其內(nèi)部空間明亮，而且在夜景燈光的照射下也能形成漫反射。

(3)重復(fù)利用 膜結(jié)構(gòu)可拆卸，可以重復(fù)利用，對于臨時性的展覽園來說，展會結(jié)束后膜結(jié)構(gòu)便可以拆卸下來，換個地方重新利用。

(4)安全性 膜材經(jīng)過處理，要達到防火等級要求；膜結(jié)構(gòu)屬柔性結(jié)構(gòu)，能夠承受很大的位移，不易整體倒塌；膜結(jié)構(gòu)自重輕，抗震性能比較好。

(5)耐用性 因為涂層不同膜材的壽命也不一樣， 好的膜材使用壽命可達20～30年之久，較為耐用。

(6)自潔性 膜結(jié)構(gòu)的表面為涂層，表面較為光滑，摩擦系數(shù)低，具有一定的自潔性，膜材表面的灰塵和污漬會伴隨著雨水沖刷，自然潔凈表面。

3 膜結(jié)構(gòu)的工藝和工序

鋼結(jié)構(gòu)在工廠預(yù)制時，應(yīng)做好焊縫打磨、除銹、刷環(huán)氧底漆處理。面漆如果是在工廠噴漆的，運輸過程之中要做好漆面保護，現(xiàn)場安裝起來后再做局部補漆處理。面漆如果是現(xiàn)場噴漆的，應(yīng)選擇晴朗的天氣，處理好之后再進行覆膜和繃膜安裝。值得注意的是，因考慮到后期的夜景需求，或是特殊的霧噴需求，應(yīng)提前預(yù)留好水電接入及穿管的孔洞，以及照射燈具安裝的位置。膜結(jié)構(gòu)施工工期相對較快，只要預(yù)制好了，運輸?shù)焦さ匕惭b即可。

在盲檢測技術(shù)中，能量檢測法[6]、文獻[7]算法和平方倍頻法[8]等對信號功率參數(shù)依賴性較強，其中平方倍頻法對信號功率較為靈敏，具有代表性.因此，以平方倍頻法為例，對功率參數(shù)Ps和Pw進行適應(yīng)性設(shè)計.工程中常用的平方倍頻法如框圖2所示.

4 膜結(jié)構(gòu)的膜材選擇

張拉式膜結(jié)構(gòu)使用的結(jié)構(gòu)材料是膜材, 膜材作為一種柔性材料, 只能受拉, 不具有受壓能力, 必須通過施加預(yù)應(yīng)力獲取剛度, 來圍合成具有一定拓撲關(guān)系的幾何形態(tài), 從而使其具有承受荷載的能力[3]。

膜結(jié)構(gòu)的膜材均為復(fù)合材料，以織物為主，表面是樹脂涂層，可塑性強，可以通過不同裁切及不同的鋼結(jié)構(gòu)造型，呈現(xiàn)不同的藝術(shù)形態(tài)。膜材的顏色也有多種選擇，常見的多使用白色。

膜材常用的為PTFE膜(聚四氟乙烯)、ETFE透明膜(乙烯-四氟乙烯)、玻璃纖維PVC等。

5 膜結(jié)構(gòu)的景觀特點

(1)膜結(jié)構(gòu)作為亭廊的另一個形式存在，置身于自然之中，具有防風(fēng)避雨、防紫外線的功能，且通常尺度也大于一般的亭廊，其功能不單只有停留和休憩，還可以結(jié)合一些娛樂設(shè)施，使其具有娛樂功能，如輪滑區(qū)，兒童活動區(qū)等。因膜結(jié)構(gòu)所構(gòu)建的空間較大，經(jīng)常作為老年人下棋、打牌、健身、跳廣場舞等聚集場所，承載著很多老年人的休閑時光，尤其是下雨天氣，膜結(jié)構(gòu)底下也有較大的灰空間，是雨季天氣公園活動的主要場所[4]。

(2)膜結(jié)構(gòu)的另外一個景觀特點是夜晚會隨著燈光的變化而變化，使得膜材變成了一個著色載體，一會兒變成紅色，一會變成紫色，絢麗多彩，變化豐富，由一個靜態(tài)的效果變成了一個動態(tài)的效果。而且隨著科技的發(fā)展，越來越多的投影技術(shù)應(yīng)用到了景觀設(shè)計之中，一些動態(tài)的投影，如“海洋”、“星空”、“自然”等主題，投射在膜材之上，膜材就變成了電影幕布，形成動畫的效果，受到很多年輕人尤其是兒童的喜愛，結(jié)合園林音箱的設(shè)計，隨著音樂的變化，使得這塊區(qū)域頓時生動活潑了起來。

(3)膜結(jié)構(gòu)作為景觀構(gòu)筑物較為通透，視野開闊，置身于膜結(jié)構(gòu)之中，納涼休閑，連接自然，與自然產(chǎn)生對話，微風(fēng)吹過萬物生長，樹影搖曳，聽蟲鳴鳥語，遠離了喧囂，人的心理也就被自然治愈。

(4)膜結(jié)構(gòu)不單是一個構(gòu)筑物，也要承載地域文化屬性，融入當(dāng)?shù)氐牡赜蛭幕校梢韵笳髦硞€符號或是某種精神，體現(xiàn)出一種文化屬性。例如廈門是一個濱海城市，海洋文化應(yīng)運而生，在此前提下，膜結(jié)構(gòu)的造型更加接近海浪、海螺、船帆等形態(tài)，更容易進入人們的內(nèi)心，因為其造型所表達的就是廈門所常見的海的元素，是海洋文化某一形態(tài)的具象體現(xiàn)，仿佛自然生長一般，熟悉親切。

(5)膜結(jié)構(gòu)在公園景觀中，是一個聚集的場所，公共性與私密性是相對應(yīng)的，強調(diào)面向公眾開放，在使用時具有充分的自由和流動性，體現(xiàn)出其公共性特點。

百合花膜結(jié)構(gòu)造型最為優(yōu)美，以百合花為設(shè)計靈感，通過藝術(shù)變形，以喇叭狀為主形，兩翼伸展，形成造型優(yōu)美、色彩純潔、體態(tài)輕巧的景觀構(gòu)筑物。而我們選擇的半透明的膜材，在陽光的照耀下形成圣潔、優(yōu)雅的形態(tài)，周邊預(yù)留了較為開闊的草坪，仿佛“百合花”從大地中生長出來(如圖1)，三朵為一組，多組布置，高低錯落，如今已形成了紫荊夜跑園中大家最愛停留的區(qū)域，拍照打卡絡(luò)繹不絕。

圖1 清晨的百合花膜結(jié)構(gòu)

因為考慮膜材的獨特性，在后期使用中，膜材容易被劃破，后期修補維護較為困難，常見的膜結(jié)構(gòu)底部為鋼立柱。因此在此次百合花設(shè)計中，要契合“百合花”造型，我們把膜材做到離地高50cm的位置，且在膜材外側(cè)增加一圈密集鋼管，結(jié)合管頭的水晶燈裝飾，膜材不宜被破壞，而且使得“百合花”造型更有層次感(如圖2)。夜晚水晶燈頭散發(fā)出舒適的光線，泛光照明作為輔助，“百合花”變得更加的圣潔與典雅。

在膜結(jié)構(gòu)地面位置，我們設(shè)置了曲線的坐凳，圍繞著膜結(jié)構(gòu)人們可以休息停留，交談和靜思，同時也能遮陽防曬。

6 膜結(jié)構(gòu)作為景觀構(gòu)筑物在公園景觀中的應(yīng)用

在景觀設(shè)計中，要求具有廣泛的可讀性，雅俗共賞，既超凡脫俗又能使得大眾喜聞樂見，具有鮮明的個性和標(biāo)志性。在公園設(shè)計中，膜結(jié)構(gòu)可應(yīng)用在以下幾個場景。

(1)景觀地標(biāo) 一個城市的中心反映一個城市的地理風(fēng)貌和民族風(fēng)情，同時也是一個城市文化發(fā)展程度的標(biāo)志[5]。作為公園中的主景構(gòu)筑物形成視覺中心點，有獨特的象征性及美好的寓意，同時也是表達這個城市的人文或是人們喜愛的事物的演化，具有獨特的吸引眼球的效果，引導(dǎo)人們進入公園景觀環(huán)境之中，進行人與自然的對話。

(2)景區(qū)出入口 景區(qū)或公園出入口是人流量較大的區(qū)域，特別是節(jié)假日或疫情期間，有些景區(qū)或公園出入口需要排隊，因此排隊區(qū)域應(yīng)設(shè)置遮陽遮雨設(shè)施，膜結(jié)構(gòu)以其經(jīng)濟性和美觀性，常常設(shè)置在公園或景區(qū)出入口，為人們提供人性化設(shè)施。

(3)景觀構(gòu)筑物 膜結(jié)構(gòu)作為景觀構(gòu)筑物其形態(tài)各異，有傘形、帆形、穹頂形、花朵形及圓形等多種造型，造型豐富，變化多樣，滿足不同人群需求，帶給人們休息停留功能的同時豐富良好的身心體驗。

(4)休閑活動區(qū)域 膜結(jié)構(gòu)應(yīng)用在公園的休閑活動區(qū)域，能夠提供較大尺度的遮陽活動休閑區(qū)域，為多種活動提供可能性。膜結(jié)構(gòu)的透光性和通風(fēng)性以及較少的視覺遮擋，成了很多休閑活動區(qū)域的選擇，如兒童活動區(qū)，景觀小舞臺，休閑輪滑區(qū)等。

(5)停車區(qū)域 膜結(jié)構(gòu)經(jīng)濟美觀，增加了膜結(jié)構(gòu)的雨棚滿足功能性需求，其不僅能夠遮蔽風(fēng)雨烈日及落葉而且由于增加了充電設(shè)施，可以為人們提供電動自行車和電動汽車充電等服務(wù)性功能，一舉兩得。

7 結(jié) 語

膜結(jié)構(gòu)經(jīng)過多年的發(fā)展與應(yīng)用越來越融入我們的建筑和景觀之中，并以其獨特的面貌展現(xiàn)在人們眼前。隨著科技和材料的不斷發(fā)展，膜結(jié)構(gòu)的形式會更加的千變?nèi)f化，形態(tài)也會更加優(yōu)美伸展，在公園景觀中讓人眼前一亮，也能更好地服務(wù)于人，融入自然環(huán)境之中。