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神秘的建筑膜结构材料到底是怎样的?

文章出处:哈佛膜结构网人气:发表时间:2020-04-21 10:46:49【

  1970年日本大阪万国博览会上的美国馆和富士馆均采用了膜结构工程,在建筑行业引起了不小的轰动。在随后的几十年,膜结构得到了迅猛的发展。膜结构大部分由钢材和索构成,另外与结构相结合的膜材也逐渐走向功能化、智能化。膜材具有造型轻巧自由、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。其中膜结构最常见的膜材料有:PTFE膜材料,PVC膜材料,ETFE建筑膜。

   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。

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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。

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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。

 

 

 

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。

 

 

 

 

 

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