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科普一下神秘的建筑膜结构材料! 及膜结构能做出各种艺术造型

发布时间:2019-01-21 09:40

          膜结构,可以做成封闭如肥皂泡,也可以是开敞的如飞翔的动物的翅膀,在膜结构设计师的奇思妙想下变成各种各样的艺术造型。很多人不理解,为什么膜结构能如此多变。


其一:膜材性能

 膜材的高性能是膜结构多变造型的基础。膜结构对膜材有以下性能要求:

1、高抗张拉强度;

2、高抗撕裂强度;

 3、材料尺寸的稳定性,即对伸长率的要求;

4、抗弯折性,要有一定的柔软度;

5、要有较高的透明度和放射太阳光的能力;

6、耐久性,包括防水、耐热、抗腐、自洁性;

7、防火性能;

8、可加工性,便于裁剪和拼接。

其二:膜材材质

 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25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。

PVDF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。

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。

 其结构形式 

 骨架式膜结构

         骨架式膜结构是在钢架或其他材料的骨架上铺装膜材料,由此构成屋顶或外墙壁的构造形式。造型包括平面形,单曲面形,和以鞍形为代表的双曲线形。

          所谓支撑膜结构实际上就是帐篷的放大,在这之前因为材料和技术的原因我们无法将帐篷做的足够大而且耐用。弗雷·奥托可能是世界上最早采用支撑膜结构来构建大空间的建筑师,他设计的德国馆是用高强度的金属索与用高分子聚合材料做成的薄膜一起组合起来的具有足够大的空间的建筑。这种结构的特点是结构非常简洁,便于组装和拆卸,与传统结构比起来有相对低廉的造价。它的屋面用特种柔性化学材料敷贴,呈半透明状。

充气式膜结构

          充气式膜结构是向由膜结构构成的室内充入空气,并保持室内空气的压力始终大于室外空气压力,由此使膜材料处于张力状态来抵抗负载及外力的构造形式,分单层结构和双层结构两种形式。

          这种膜结构可以从根本上克服传统结构在大跨度(无支撑)建筑上实现时所遇到的困难,可创造巨大的无遮挡的可视空间。其造型自由轻巧、阻燃、制作简易、安装快捷、节能、易于、使用安全等优点,因而使它在世界各地受到广泛应用。

          另外值得一提的是,在阳光的照射下,由膜覆盖的建筑物内部充满自然漫射光,无强反差的着光面与阴影的区分,室内的空间视觉环境开阔和谐。夜晚,建筑物内的灯光透过屋盖的膜照亮夜空,建筑物的体型显现出梦幻般的效果。这种结构形式特别适用于大型体育场馆、入口廊道、小品、公众休闲娱乐广场、展览会场、购物中心等领域。

张拉式膜结构

          张拉式膜结构是通过拉索将膜材料张拉于结构上而形成的构造形式,膜表面通过自身曲率变化达到内外力平衡。

         在阳光的照射下,由膜覆盖的建筑物内部充满自然漫射光,无强反差的着光面与阴影的区分,室内的空间视觉环境开阔和谐。夜晚,建筑物内的灯光透过屋盖的膜照亮夜空,建筑物的体型显现出梦幻般的效果。张拉膜结构特别适合用来建造城市标志性建筑的屋顶,如体育与娱乐性场馆,需有广告效应的商场、餐厅等。

          在随后的几十年,建筑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。


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