介绍
光环是朝圣节在柏林2003年的象征。为和这一主题相辉应，在勃兰登堡大门前竖立高为13m，外直径为25m的充气式管状环型结构，被称为天堂之门（见图1）。当天，这个临时建筑成为所有电视和媒体的焦点。因此，需要一个极具吸引力，且给人印象深刻的建筑。而建筑只是临时的，只有5天时间。同时，预算非常有限，并且施工期较短。
概念设计
第一步是在柏林中心的勃兰登堡大门前，竖立一个充满氦气的巨大环型浮式薄膜气囊光环。初步研究表明：考虑到上浮力，光环是不适宜的形状。气囊中的空气和氦气之间的不同密度产生其上升。上升必须使表面材料的重量平衡，还要减少支索和加劲杆的重力和向下的风压。当一个球体有一规定的体积的最小表面积时，光环的表面积却大得多。如此悬浮的方式并形成一个十分圆鼓的光环状。其它相关问题是：氦气的费用，当地规定不充许人群在悬浮的建筑物下行走。因此在勃兰登堡大门前的光环采用小型并充满氦的设计。
下一步是对光环充气，使其形成类似轮胎状。底部由六根钢制圆柱支撑，顶部简单的叉式连接使光环稳定。薄膜带将防止光环上升。光环在膨胀时，在六根圆柱顶端用绳索连接，以避免变形。内部压力用轻便泵一天1到2次进行调节。
使光环稳定的内部压力取决于3 种载荷控制。
—对隔膜表面直接起作用的当地风压
—作为从辐条（Ns）的偏向力的切线压缩力（－N）
—由静荷载和不稳定的风力所引起的光环中的球状挠矩 (M)
以上三种荷载都会引起压缩。因此内部气压pi必须能够抵消这些压缩影响。已知截面力N和M通过使用柏努利射束方程可以得出最大膜压力nI。
已知膜压力nI和nII，可以通过膜学说（membrane theory）：nI=pi•r/2和nII=pi•r得出内部压力pi。在此方程式中r 等于最小圆管的半径。如上述描述由内力pi产生的隔膜张力nI必须和最大膜压力一样大。
然而，按此设计的费用超出可利用的预算。因此，最终设计中充气膜光环挠曲钢筋管直径193.7mm，厚度5.6mm。拴在钢管上直径为2m的彩色细尼龙管，通过小型鼓风机对其充气保持形状。在朝圣节当天以防尼龙管被大风吹损或吹走，细长的钢结构被设计成能够经受住各种风力载荷。经当局充许采用不会引起伤害的轻型结构。
结构设计
在概念设计中，风力载荷按德国临时建筑规范实行。对风力载荷的研究有助于最终设计得出最好效果。因此在位置、季节和工期考虑的设计压力将会减少25%。由于朝圣节在晚春，不用考虑雪载。
由六根开放式螺旋沸腾钢制成的辐条使直径为21m的钢制压缩环牢固，防止变形。并由六根高为13m，直径为244.5的钢制圆柱所支撑。每根圆柱由对绞电缆联结，防止水平荷载。因考虑到通过的行人视觉感观，在圆柱底端系缆处（cable anchorage）采用开式索节（open sockets）。在离地面适合高度采用廉价的、类似于小船上使用的钩环。考虑到牢固和简单，所有主要连接都采用螺栓。
圆柱底脚是预制的重混凝土基础，在各个圆柱底脚下的地面，不充许替换一块铺路石或堆一座平坦的底桩。因此整个水平力因为磨擦而被转移到地面。各个底脚为避免绊跌的危险，没有彼此连接，为防止在抬升过程中由于风力而产生的水平偏移，各个混凝土底脚不得不进行最大限度的设计。6.3t重混凝土基础从整体上看形成围绕在圆柱周围的长椅子。
施工
整个工期需要4个月。在六个星期的方案设计和各种不同的预算完成后，最终设计完成。在随后4个星期的投标文件的完成并获得包括结构分析的建筑许可。2周后，最终设计图移交给承包商。预制的混凝土底脚和钢铁架的制造用去4周时间。
整个结构的竖起用去3天时间：第1天，运送混凝土块料到安装地点；第2天进行钢结构竖起和电气安装；第3天，尼龙管在钢管上的安装。由于运送到安装地点路途短，不得不在伯林巴黎广场（Pariser Platz）中央进行钢管牢定。
这座轻型建筑在朝圣节当天大获成功。许多群众在光环下摄影留恋，成为一时的游览胜地。朝圣节结束两天后，整个建筑被拆除。混凝土部件和钢铁架进行再循环处理，尼龙管贮藏，备于将来使用。
结论
这个例子说明：轻型结构作为临时建筑能够取得了很好的效果。最简易的材料不仅方便运输，竖起牢固，而且能取得很好的外观。在这个独特的建筑建造过程中，与建筑师、结构工程师、验收和承包商之间紧密的建设性合作是分不开的。
有关数据
钢材用量：5t
混凝土：15m3
总造价：6万欧元
建成日期：2003年5月
资料来源：Structural Engineering International November 2004
