充气结构及其类别

一片只能承受拉力的柔性薄膜如果受到一种有压差的气体作用时，呈现出充气的形状，它朝着气体密度低的方向变形，直到位置和形状都稳定为止。充气受压后的薄膜能够承受一定的外力，根据这一基本原理，可利用薄膜和受约束的气体共同构成为一种结构体，这样所形成的结构就是充气结构。

在建筑中，充气结构可以用单层(单气膜)，也可以用双层薄膜（双气膜）来承受荷载。所谓单气膜还是双气膜，是根据使用空间和大气之间发挥主要结构效用的薄膜的层效来决定的。单气膜结构中，使用者和环境之简依次是人--气体（非常压）--张力薄膜--大气的序列：双气膜结构中，使用者和环境之间依次是人--空气（常压或非常压）--张力薄膜--气体（非常压--张力薄膜--大气的序列。单气膜的支求介质必须是空气，其密度必须对生理无害：双气质的两层受力薄膜中间可以用其他气体或高压空气，作为建筑物的一部分，这些结构通常都是封闭的，非常压的气体被约束在薄膜或薄膜与其它建筑部件围合的空间内部。

若根据被约束气体压力的大小，还可以把充气结构分为两个基本类别：低压充气结构和高压充气结构。低压充气结构中，被约束气体与大气的压差一般为10～100mm水柱，作用在气密壁上的是10~~100kg/㎡的较低压力。而在高压充气结构中，一般是1,000~~7,000mm水柱的压差，即需保持1,000～7,000kg/m²的较高压力。单气膜通常是低压的：而双气膜可能是高压的也可能是低压的，且通常要比单气膜高些。

此外，根据被约束气体的压力的性质，可以把充气结构分为负压体系和正压体系。不同类别的压力对结构形式有巨大的影响，产生了完全不同的边界构成方式和空间形状。正压体系的薄膜是向外凸的：而负压体系的薄膜是向内凹的，因此负压体系屋面的设计要求仔细处理积雪和积水等可能造成的问题。