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膜结构材料大揭秘

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  • 发布时间:2020-03-28 15:00
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【概要描述】

膜结构材料大揭秘

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膜结构有造型轻巧自由、美观;透光、节能、环保,优良的阻燃性能;防污自洁性能;安全、寿命长等优点。

 

基于这些优点,建筑膜材脱颖而出,膜结构被称为“21世纪的建筑”,应用于大型体育场馆、入口廊道、购物场、娱乐场、停车场、展览会场、植物观光园等建筑。

 

| 膜结构建筑中最常用的膜材料

 

PTFE膜材料

 

PTFE膜材料是指在用极细的玻璃纤维编织成的基布上涂抹PTFE(聚四氟乙烯)树脂而形成的复合材料。

 

其特点是:强度高、耐久性好、防火阻燃、自洁性好,而且不受紫外光的影响,使用寿命在20年以上;具有高透光性,透光率为13%,而且透过膜材料的光线是自然散漫光,不会产生阴影,也不会发生眩光;对太阳能的反射率为73%,因而吸收热量少,即使在夏季太阳暴晒的情况下,建筑内部也不会受太大影响。

 

 

 

 

上海体育场看台罩篷的膜材料为进口玻璃纤维织物涂敷聚四氟乙烯涂层(PTFE)材料,为组合式膜结构体系。

 

这是膜结构首次在我国应用于大型永久性建筑,标志着膜结构建筑作为一种新的建筑结构被我国各界人士的认可,拉开了膜结构建筑在我国广泛应用的帷幕。

 

PVC膜材料

 

PVC 膜材料是在聚酯纤维编织的基布上涂抹PVC(聚氯乙烯)树脂而形成的复合材料,PVC膜材料的强度及防火性与PTFE 相比具有一定差距,使用年限一般在7到15年。

 

为了解决PVC膜材料的自洁性问题,通常在PVC 涂层上再涂抹PVDF(聚偏氟乙烯)形成PVDF膜材料。

 

 

 

伦敦奥林匹克体育场在奥运和残奥期间是8万座位的体育场,赛后转换成一个2.5万座位的体育场。

 

人字形柱支承外压缩环桁架,内张力环采用索,其间辐射布置双层径向索形成索网,上覆112片PVC膜材张紧形成罩蓬,是典型的索系支承式膜结构。

 

该场馆对于资源的高效利用是属于重量级的,比其它体育场减用了75%的钢材。

 

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不仅具有优良的抗冲击性能、电性能、热稳定性和耐化学腐蚀性,而且机械强度高,加工性能好。

 

近年来,ETFE膜材的应用在很多方面可以取代其他产品而表现出强大的优势和市场前景。

 

这种膜材透光性特别好,号称“软玻璃”,质量轻,只有同等大小玻璃的1%;韧性好、抗拉强度高、不易被撕裂,延展性大于400%;耐候性和耐化学腐蚀性强,熔融温度高达200℃;可有效的利用自然光,节约能源;良好的声学性能。

 

自清洁功能使表面不易沾污,且雨水冲刷即可带走沾污的少量污物,清洁周期大约为5年。

 

另外,ETFE膜可在现成预制成薄膜气泡,方便施工和维修。

 

ETFE也有不足,如外界环境容易损坏材料而造成漏气,维护费用高等,但是随着大型体育馆、游客场所、候机大厅等的建设,ETFE更突显自己的优势。

 

目前生产这种膜材的公司很少,只有ASAHIGLASS(AGC)、日本旭硝子、德国科威尔等少数几家公司可以提供ETFE膜材,这种膜材的研发和应用在国外发达国家也不过十几年的历史。

 

 

 

北京奥运会场馆“鸟巢”和“水立方”膜结构采用ETFE膜材,是目前国内最大的ETFE膜材结构建筑,膜材采用进口产品。“鸟巢”采用双层膜结构,外层用ETFE防雨雪防紫外线,内层用PTFE达到保温、防结露、隔音和光效的目的。

 

“水立方”采用双层ETFE充气膜结构,共1437块气枕,每一块都好像一个“水泡泡”,气枕可以通过控制充气量的多少,对遮光度和透光性进行调节,有效地利用自然光,节省能源,并且具有良好的保温隔热、消除回声功能。

 

膜结构的特点

 

(1)艺术性:

充分发挥建筑师的想象力,又体现结构构件清晰受力之美。多变的支撑结构和柔性膜材使建筑物造型更加多样化,新颖美观,同时体现结构之美,且色彩丰富,可创造更自由的建筑形体和更丰富的建筑语言。膜结构更是一座雕塑,一件艺术品,给人美的视觉享受。其柔美,其曲线,其刚柔并济,其丰富造型,其洁白无瑕让人眼前一亮,回味悠长。

(2)透光性

透光性是现代膜结构最被广泛认可的特性之一。白天,阳光透过膜面使建筑物内充满夜自然漫射光。夜晚,室内灯光透过膜面给空增添了梦幻般的夜景。当膜结构用于体育馆、娱乐设施时,可以实现全天内的舒适相结合的理想的商业空间。膜材的透光性可以为建筑提供所需的照度,这对于建筑节能十分重要。对于一些要求光照多且亮度高的商业建筑等尤为重要。通过自然采光与人工采光的综合利用,膜材透光性可为建筑设计提供更大的美学创作空间。夜晚,透光性将膜结构变成了光的雕塑。即使光谱透射只有几个百分点,膜屋面对于人眼来说依然是发亮和透光的,具有轻型屋面的观感。

 

(3)经济实用性

由于膜材具有一定的透光率,白天可减少照明强度和时间,能很好地节约能源。同时夜间彩灯透射形成的绚烂景观也能达到很好的广告宣传效益。同时膜建筑奇特的造型和夜景效果有明显的“建筑可识性”和商业效应,其价格效益比更高。

(4)大跨度

膜结构建筑中所使用的膜材料很轻,每平方米的重量只有1公斤左右。因此膜结构可以从根本上克服传统结构在无柱大跨度建筑上所遇到的困难,可以创造出巨大的无柱大空间。膜结构可以从根本克服传统结构在大跨度(无支撑)建筑上实现所遇到的困难,可创造巨大的无遮挡可视空间,有效增加空间使用面积。张力结构自重小的原因在于它依靠预应力形态而非材料来保持结构的稳定性。从而使其自重比传统建筑结构的小得多,但却具有良好的稳定性。建筑师可以利用其轻质大跨的特点设计和组织结构细部构件,将其轻盈和稳定的结构特性有机地统一起来。

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