由于建筑织物这一新型材料的出现,使膜结构逐渐得到了应用。当代日本的穹顶开始于东京的后乐园球场。这个 直径204m的气承式空气膜结构以其先进的自动控制技术来维持屋盖的安全。在此之间，美国的一些气承式空气膜结构体育馆 曾多次发生事故。因此这个机械、电子与土建相结合的智能建筑多少消除了人们的担心，也使日本建设省下决心批准这种空气 膜结构可以作为性建筑。然而，曾几何时，昂贵的运转与维持费用又使后乐园背上了沉重的经济包袱，以致日本以后的穹 顶大多采用空间网格结构来支承膜屋面。
位于日本雪国秋田“空中穹顶”建于1990年，当时是仅次于后乐园的大型室内运动场。建筑切取球体的一部分， 长边为130m，短边为100m，高30m，采用骨架支承膜结构（图4）。屋盖的格构式空间拱系沿长向为空腹拱、沿短向为钢管拱， 交点为刚接。沿长向还设置钢索，以便对膜面施加张力，从而在屋面上形成V形槽沟，使雪易于滑落。另外利用紧贴膜面的钢管 拱作为通道，向其中送暖风，对屋盖起融雪作用。屋面膜材为单层玻璃纤维织物涂敷特氟隆。这是位于寒冷地区的体育馆采用 大跨度膜结构的成功范例。同样位于秋田的大馆穹顶，其屋面也采用了V形膜面，但为双层，支承骨架则是胶合木拱。这个平 面为卵形的网壳（178m×157m）因地制宜地采用了当地生产的木材，成为当前世界上的木穹顶。值得注意的是，有一些大 跨度网壳采用了木结构，一方面是利用木材便于受压的特点，一方面也是由于当前“绿色建筑”的潮流所驱使。
日本熊本公园体育场，不像东京后乐园那样采用全封闭的气承式空气膜结构，而是在主屋盖部分采用了杂交索加强双 层气承式空气膜结构，其基本设计思想是使屋盖像浮云一样覆盖在大地上。双层空气膜结构直径为107m，中心部分设置了高 14m的圆锥形钢结构中心环。中心环与周围的环状桁架之间由上下各48根钢索连接并覆盖以膜材，完工后向双层膜中加压， 以保持其设计开头结构体系和双层空气膜的构成如图5所示。熊本穹顶是由传统的气胀式空气膜结构和车轮型索结构复而成。 钢索不仅是作为膜的加强材料，也是主要的承重结构，形成了融合两种特色的杂交结构。
70年代，美国盖格尔总结了气承式空气膜结构的经验教训，在已故著名结构专家富勒创始的“张拉整体”（Tensegrity） 体系这一概念的基础上，首先提出了以索、膜与压杆组成的“索穹顶”设计，荷载从中心受拉环通过一系列幅射状脊索、受拉 环索与斜拉索，传到周围的受压圈梁上。这种结构成功地被用在1986年韩国汉城奥运会的体操馆与击剑馆上，其直径分别为 120m与93m。其后索穹顶得到了不断地创新与发展，用于美国伊利诺斯州立大学红鸟体育馆（椭圆形91m×77m）、台湾桃园体育馆 （直径136m）以及佛罗里达的太阳海岸穹顶等工程其中跨度的是太阳海岸穹顶（图6），由于直径达210m，设置了四道受拉环索， 为了满足棒球比赛的要求，屋盖倾斜为6°，点离地面68m，使空间符合飞球的射线。玻璃纤维膜材敷设在主结构的脊索与幅射状的 谷索之间，后者将膜材下压并张紧，同时也便于排水。
美国李维也继承了“张拉整体”的构想，并采用了富勒以三角形为基础的屋盖体系，开始称为“双曲抛物面一张拉整体穹顶”， 以后注册“腾星”（Tenstar）穹顶，其处女代表作就是1996年在美国亚特兰大举行的奥运会主馆—佐治亚穹顶。这个尺寸为235m×186m 的拟椭圆形索膜结构构成为世界上的室内体育馆。穹顶的上索网采用三角形网格，膜采用菱形单元以便形成具有足够刚度的双曲抛物面。 以后这种穹顶又用于阿根廷的拉普拉达体育场，平面由两个重叠的圆（直径为85m，圆心相距48m）组成，具有双峰的外形。两个腾星穹顶支 承在看台顶部周边三角形桁架和中间钢拱架上。屋面采用22%透光率的新型织物，加上周边开敞和良好的通风系统，使得草坪得以生长。
在所有的体育建筑中，体育场可说是变化的，也富有特点。初的体育场不过是一片没有遮蔽的露天场地，周围设置了一些看台 ，以后勤部部分看台上加了挑蓬，其悬挑的跨度不过十来米。随着需求的增长和技术的进步，不但悬挑跨度越来越大，覆盖的范围也发展到 了全部看台，仅留下了中央的一部分露天比赛场。然而，体育场的发展并未到此为止，中间部分的顶盖还能做成晴天开敞、雨天遮蔽的开闭 结构，以至体育场和体育馆之间已没有什么严格的界限了。
近代体育场的兴起首先要归功于世界杯足球赛，因为每次比赛都要在若干个城市的足球场上进行角逐，像1990年世界杯赛在意大利举行， 就新建或改建（加盖）了11座体育场。其中罗马奥运会体育场原建于1960年，平面尺寸为308m×237m，改建时采用了以幅射状索桁架与受拉 内环相结合的结构体系，悬挑跨主工业区50m。新建的巴里足球与田径场则以成对的悬挑箱形钢拱作为承重结构，悬挑跨度为26m。两者 都采用涂敷特氟隆的玻璃纤维布作为屋面。
此外，世界上一些主要城市也都需要一个达到国际标准、观众席在3万人以上的体育场。正因为这个原因，香港在1994年对原有的露天 下政府大球场进行扩建，将观众席增加至4万。由于现存的钢筋混凝土看台已不堪重负，在结构布置上另辟蹊径，即沿球场长向设置两铰 落地拱，来承担部分屋盖重量。拱与看台边梁之间架设曲线形立体桁架，其上铺以膜材，形成折线形屋面。钢拱跨度为240m，矢高50m ，采用3.m5方形截面.立体桁架的跨度在4m0至55m之间,为三角形截面,高3.5m桁架之间设有谷索用来张紧膜材(图7).
作为2000年奥运会主办城市的悉尼,理所当然地需要建设一座大型体育场,其设计规模为8万人,奥运会期间可扩充到11万人. 结构布置类似香港体育场,也是沿长向设置两铰落地拱,跨度达290m,但看台屋盖则是采用了两片新月形的双曲抛物面网壳,这样的 几何造型更美观,同时双曲面也能发挥其空间作用.钢拱为三角形截面的格构式桁架,高度12.m,每个网壳覆盖了大约220m×70m 的面积,为双层铰接,厚度4.5m,网格尺寸为10m,网壳上覆盖以半透明的聚碳酸脂屋面板。
作为采用膜结构的挑蓬来说,以受拉内环、索桁架与受压圈梁相组合的结构体系是一种适宜的选型.1990年罗马奥运会体育场扩建, 1993年德国斯图加特为举办世界田径锦标赛将原有体育场改建都采用了这种形式.1998年马来西亚吉隆坡为英联邦运动会新建了一 个10万人体育场,其平面尺寸为286m×255.6m,看台的挑蓬跨度达66.5m.和前两个体育场不同的是它的受拉内环做成双层,上下索之 间以高18～20m的钢柱相连系,周围的受压圈梁则为Ф1400㎜×35㎜的钢管.在受拉内环与圈梁之间有36榀幅射状的索桁架,其上设置 了带拉杆的钢管拱,拱与拱之间可形成马鞍形膜屋面,膜材采用了聚氯乙烯树脂，外加一层含氟高分子的保护层。
来源:考试大-建筑工程类考试责编:wql 纠错
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