無(wú)論從材料屬性還是結(jié)構(gòu)來(lái)看,ETFE氣枕式膜結(jié)構(gòu)都可謂是一種柔性結(jié)構(gòu)。同眾多建筑材料強(qiáng)調(diào)材料強(qiáng)度不同,ETFE膜材展現(xiàn)的是其延展能力。同鋼材、水泥或玻璃相比,ETFE膜23.5N/mm2的低應(yīng)力條件下就會(huì)屈服。但事實(shí)也表明,從延展至最終撕裂,ETFE膠可延他至原在尺寸的4倍。因此ETFE膜非常適合充氣結(jié)構(gòu),通過(guò)注入氣體撐起膜面并保持膜面緊繃。雖然其內(nèi)部氣壓值只維持在200~600Pa之間,相當(dāng)于0.2%-0.6%的汽車輪胎內(nèi)氣壓,但這已足以保障膜面抵御外來(lái)的風(fēng)雪荷載。雖然來(lái)自氣枕內(nèi)部的預(yù)應(yīng)力與外部活荷載均臨近ETFE膜的屈服點(diǎn)但ETFE材料的抗拉能力與延展性能杜絕了破壞的發(fā)生。這意味著ETFE氣枕式膜結(jié)構(gòu)要遠(yuǎn)強(qiáng)于由木材、鋼鐵、鋁材或其他建筑材料組成的結(jié)構(gòu)體系.

1968年,雷諾·班漢姆通過(guò)與既有結(jié)構(gòu)的對(duì)比描述了充氣式膜結(jié)構(gòu)的性能,“建筑就像處在內(nèi)外環(huán)境之間的銜接體,在某種程度上,一旦我們意識(shí)到這些已有建筑發(fā)生這樣的情況(滴水的聲音、瓦片紛飛、窗子吱吱作響),便可認(rèn)定這些銜接出現(xiàn)了故障。但充氣式結(jié)構(gòu)卻具有自行調(diào)節(jié)、修復(fù)的能力。如果它不發(fā)生顫動(dòng)或吱吱作響,反而意味著出現(xiàn)了故障。膜材自行調(diào)節(jié)功能與那些辦公大樓上的玻璃幕墻相比可謂是真正生態(tài)意義上的‘皮膚’。”

在班漢姆實(shí)驗(yàn)性的小型充氣穹頂中,他補(bǔ)充道:“充氣的美在于支撐體間會(huì)直接產(chǎn)生連鎖性的反應(yīng)。任何來(lái)自該穹頂結(jié)構(gòu)內(nèi)外的輕微觸動(dòng)——甚至是大聲說(shuō)話——都會(huì)引發(fā)膜面的一系列反應(yīng)。這與任何來(lái)自昂貴計(jì)算機(jī)的干預(yù)都無(wú)關(guān),僅僅是由于內(nèi)外存在壓差造成的。這種使用者與建筑物之間的關(guān)系,看似是各行其道實(shí)則息息相關(guān)。

雖然班漢姆特指的是氣承式充氣結(jié)構(gòu),但他對(duì)于自行調(diào)節(jié)膜的論述同樣適用于氣枕式膜結(jié)構(gòu)。充氣后,ETFE氣枕的內(nèi)部壓力、表面張力與膜面曲率達(dá)成某種形式上的平衡。并非是依靠材料自身強(qiáng)度承載壓力,ETFE氣枕通過(guò)形變吸收能量、緩沖速度,與材料不同,氣枕的這種形變是可逆的。當(dāng)荷載加大,氣枕將會(huì)變硬,膜材曲率增高,從而更好地承載壓力。膜材與氣枕協(xié)調(diào)形變最終促成了一套主動(dòng)完善的自行調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

充氣后的ETFE氣枕重量約為傳統(tǒng)密閉式結(jié)構(gòu)的百分之一,從而極大減少了基礎(chǔ)所需承擔(dān)的固有荷載。規(guī)格化生產(chǎn)的普通玻璃,其最大跨度只有1.5m,而單向承載的ETFE氣跨度可達(dá)3~5m,雙向承載高達(dá)1m。足夠大的跨度模數(shù)保證了在無(wú)需二級(jí)支撐結(jié)構(gòu)的情況下,主體結(jié)構(gòu)即可形成對(duì)氣枕的支撐。除了滿足跨度和承載力的需求,主體結(jié)構(gòu)還需考慮變形及扭曲等。ETFE氣枕即便是在通常結(jié)構(gòu)的支撐情況下,也會(huì)產(chǎn)生變形和偏移,因此為了消除這種形變,膜材與結(jié)構(gòu)主體應(yīng)設(shè)計(jì)成柔性連接。