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膜結構材料大揭秘
作者:admin    發布日期:2022/8/31     關注次數:     二維碼分享

膜結構有造型輕巧自由、美觀;透光、節能、環保,優良的阻燃性能;防污自潔性能;安全、壽命長等優點。

基于這些優點,建筑膜材脫穎而出,膜結構被稱為“21世紀的建筑”,應用于大型體育場館、入口廊道、購物場、娛樂場、停車場、展覽會場、植物觀光園等建筑。

膜結構建筑中最常用的膜材料

PTFE膜材料

PTFE膜材料是指在用極細的玻璃纖維編織成的基布上涂抹PTFE(聚四氟乙烯)樹脂而形成的復合材料。

其特點是:強度高、耐久性好、防火阻燃、自潔性好,而且不受紫外光的影響,使用壽命在20年以上;具有高透光性,透光率為13%,而且透過膜材料的光線是自然散漫光,不會產生陰影,也不會發生眩光;對太陽能的反射率為73%,因而吸收熱量少,即使在夏季太陽暴曬的情況下,建筑內部也不會受太大影響。

上海體育場看臺罩篷的膜材料為進口玻璃纖維織物涂敷聚四氟乙烯涂層(PTFE)材料,為組合式膜結構體系。

這是膜結構首次在我國應用于大型永久性建筑,標志著膜結構建筑作為一種新的建筑結構被我國各界人士的認可,拉開了膜結構建筑在我國廣泛應用的帷幕。

PVC膜材料

PVC 膜材料是在聚酯纖維編織的基布上涂抹PVC(聚氯乙烯)樹脂而形成的復合材料,PVC膜材料的強度及防火性與PTFE 相比具有一定差距,使用年限一般在7到15年。

為了解決PVC膜材料的自潔性問題,通常在PVC 涂層上再涂抹PVDF(聚偏氟乙烯)形成PVDF膜材料。

倫敦奧林匹克體育場在奧運和殘奧期間是8萬座位的體育場,賽后轉換成一個2.5萬座位的體育場。

人字形柱支承外壓縮環桁架,內張力環采用索,其間輻射布置雙層徑向索形成索網,上覆112片PVC膜材張緊形成罩蓬,是典型的索系支承式膜結構。

該場館對于資源的高效利用是屬于重量級的,比其它體育場減用了75%的鋼材。

ETFE建筑膜材

ETFE建筑膜材由ETFE(乙烯-四氟乙烯共聚物)生料直接制成。ETFE不僅具有優良的抗沖擊性能、電性能、熱穩定性和耐化學腐蝕性,而且機械強度高,加工性能好。

近年來,ETFE膜材的應用在很多方面可以取代其他產品而表現出強大的優勢和市場前景。

這種膜材透光性特別好,號稱“軟玻璃”,質量輕,只有同等大小玻璃的1%;韌性好、抗拉強度高、不易被撕裂,延展性大于400%;耐候性和耐化學腐蝕性強,熔融溫度高達200℃;可有效的利用自然光,節約能源;良好的聲學性能。

自清潔功能使表面不易沾污,且雨水沖刷即可帶走沾污的少量污物,清潔周期大約為5年。

另外,ETFE膜可在現成預制成薄膜氣泡,方便施工和維修。

陜西膜結構工程

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ETFE也有不足,如外界環境容易損壞材料而造成漏氣,維護費用高等,但是隨著大型體育館、游客場所、候機大廳等的建設,ETFE更突顯自己的優勢。

目前生產這種膜材的公司很少,只有ASAHIGLASS(AGC)、日本旭硝子、德國科威爾等少數幾家公司可以提供ETFE膜材,這種膜材的研發和應用在國外發達國家也不過十幾年的歷史。

北京奧運會場館“鳥巢”和“水立方”膜結構采用ETFE膜材,是目前國內最大的ETFE膜材結構建筑,膜材采用進口產品?!傍B巢”采用雙層膜結構,外層用ETFE防雨雪防紫外線,內層用PTFE達到保溫、防結露、隔音和光效的目的。

“水立方”采用雙層ETFE充氣膜結構,共1437塊氣枕,每一塊都好像一個“水泡泡”,氣枕可以通過控制充氣量的多少,對遮光度和透光性進行調節,有效地利用自然光,節省能源,并且具有良好的保溫隔熱、消除回聲功能。

膜結構的特點

(1)藝術性:

充分發揮建筑師的想象力,又體現結構構件清晰受力之美。多變的支撐結構和柔性膜材使建筑物造型更加多樣化,新穎美觀,同時體現結構之美,且色彩豐富,可創造更自由的建筑形體和更豐富的建筑語言。膜結構更是一座雕塑,一件藝術品,給人美的視覺享受。其柔美,其曲線,其剛柔并濟,其豐富造型,其潔白無瑕讓人眼前一亮,回味悠長。

(2)透光性

透光性是現代膜結構最被廣泛認可的特性之一。白天,陽光透過膜面使建筑物內充滿夜自然漫射光。夜晚,室內燈光透過膜面給空增添了夢幻般的夜景。當膜結構用于體育館、娛樂設施時,可以實現全天內的舒適相結合的理想的商業空間。膜材的透光性可以為建筑提供所需的照度,這對于建筑節能十分重要。對于一些要求光照多且亮度高的商業建筑等尤為重要。通過自然采光與人工采光的綜合利用,膜材透光性可為建筑設計提供更大的美學創作空間。夜晚,透光性將膜結構變成了光的雕塑。即使光譜透射只有幾個百分點,膜屋面對于人眼來說依然是發亮和透光的,具有輕型屋面的觀感。

(3)經濟實用性

由于膜材具有一定的透光率,白天可減少照明強度和時間,能很好地節約能源。同時夜間彩燈透射形成的絢爛景觀也能達到很好的廣告宣傳效益。同時膜建筑奇特的造型和夜景效果有明顯的“建筑可識性”和商業效應,其價格效益比更高。

(4)大跨度

膜結構建筑中所使用的膜材料很輕,每平方米的重量只有1公斤左右。因此膜結構可以從根本上克服傳統結構在無柱大跨度建筑上所遇到的困難,可以創造出巨大的無柱大空間。膜結構可以從根本克服傳統結構在大跨度(無支撐)建筑上實現所遇到的困難,可創造巨大的無遮擋可視空間,有效增加空間使用面積。張力結構自重小的原因在于它依靠預應力形態而非材料來保持結構的穩定性。從而使其自重比傳統建筑結構的小得多,但卻具有良好的穩定性。建筑師可以利用其輕質大跨的特點設計和組織結構細部構件,將其輕盈和穩定的結構特性有機地統一起來。

(5)抗災、救災威力大。防火性和耐久性

膜材料與其他建筑材料相比要輕的多,屋頂采用了膜材料的建筑物,具有極強的抗震性及良好的安全性。而且,在發生災害時,采用了膜結構的多功能設施及體育館,其無柱而明亮的大空間,可以用來作為臨時的避難場所、急救中心、抗災指揮部等。因此,在危急之時,膜結構建筑可以保護人們的安全。結構建筑具有耐熱性、耐氣候性、耐藥物性、高強度、防火等特性,而且不易老化,經過長期使用仍能保持其最初時的強度。如今廣泛使用的膜材料能很好地滿足對于防火的需求,具有卓越的阻燃和耐高溫性能,達到法國、德國、美國、日本等多國標準。膜結構建筑所采用的膜材具有卓越的阻燃性和耐高溫性,故能很好的滿足防火要求。由于結構自重輕,又為柔性結構且有較大變形能力,故抗震性能好。工期短:膜材裁剪。拼合成型及骨架的鋼結構、鋼索均在工廠加工制作,現場只需組裝,施工簡便,故施工周期比傳統建筑短。

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