全球膜结构建筑与膜结构材料

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1、全球膜结构建筑与膜结构材料膜结构建筑的发展和纺织工业的发展息息相关。20世纪由于化纤工业和玻纤工业的发展，大大拓展了纺织工业的应用领域。由于玻纤和一些合成纤维具有强度高、疏水性好、耐腐蚀、防霉等特性，用其织成的织物再经适当的聚合物涂层和后处理后，可进一步提高其性能和功能，可以广泛地应用于一些大型建筑的屋顶。这种经过特殊处理的纺织材料，一般称之为膜结构纺织材料或膜材料。图1为世界上最大的膜结构建筑——沙特吉大机场候机厅，其建筑面积达42万平方米。建筑物采用膜结构纺织材料做屋顶有很多优点。涂层织物与砖、瓦、水泥、钢材等传统建筑材料相比，重量要轻得多。用膜结构材料制作的屋顶，重量仅及传

2、统建筑材料制作的1/30。因此，膜结构建筑可大大节约支撑结构和加强材料，降低造价。另外，可以适用于建造大跨度建筑，世界上最大膜结构建筑的跨度可以达到200米，这是砖瓦、水泥等传统建筑无法达到的。因此，膜结构建筑对于建造大型公共场所、设备库房、材料仓库、展览厅、体育场、机场候车室等特别适用，已成为这些建筑的首选目标之一。除此以外，膜结构建筑可以利用膜材料所具有的透明度，在白天节约照明用电；膜结构材料的建筑物还能较好地承受地震等破坏力。与常规结构材料相比，织物建造的屋顶比较轻巧，很容易取下移置别处；当织物有磨损、损坏时，修复也很方便。采用膜结构材料制作屋顶，可以为建筑师们实现奇思妙想

3、提供条件，达到美化城市的目的。国际上大约在20世纪60年代后期～70年代初期开始出现膜结构建筑群，至今已使用30多年，目前仍保持完好。这说明织物膜结构建筑的使用寿命，可以超过三十年，即可以达到永久性建筑的要求。对于那些要求较低的建筑，可以使用质量稍差的膜结构材料，其使用寿命也可以达到15年～20年，即附合半永久性建筑的要求。目前世界上膜结构建筑已成为时尚，特别是历届奥运会场、世博会展馆等大型建筑，都大量采用膜结构建筑，其实用性、经济性、美观性都得到了充分的体现。这些年来，其应用领域越来越广泛，发展的速度也越来越快。中国的膜结构建筑发展相对较晚，1997年前国内只有少量小型和中型的

4、膜结构建筑。1997年上海举办第八届全运会，其主体育场的看台挑篷采用膜结构，挑篷面积达到36100平方米可同时容纳8万名观众。这是我国第一次在大型体育场馆采用膜结构建筑的屋顶，为我国采用膜结构建筑掀开了新的一页，对我国膜结构建筑的发展具有重大的影响。上海采用的膜材料为玻纤织物，外表进行聚四氟乙烯树脂涂层（PTFE），全部系进口产品。我国第二个大型膜结构建筑是青岛颐中体育场，总面积为3万m2，采用的膜材料为以涤纶工业丝织造的织物，以PVC进行涂层，其顶面层再覆以聚偏氟乙烯层（PVDF），可容纳6万观众。从此以后，膜结构建筑在我国得到了迅速发展，例如浙江义乌体育场、上海虹口足球场，武

5、汉、郑州、广州以及中小城市（如烟台、威海、秦皇岛等），亦相继建造了运动场馆。除了体育场馆外，如水上乐园、剧场、展览馆、会展中心、加油站、飞机场等亦纷纷出现膜结构建筑。由于2008年北京将举办奥运会，已有一批运动馆计划采用膜结构建筑。而2010上海举办世博会，将有100多个国家来参展，也需要建设一批永久性、半永久性建筑。2010年广州将举办亚运会，同样需要建设一定规模的运动场馆。可以预见：中国将面临建设膜结构建筑的高峰期，这将为我国膜结构纺织材料的发展提供极好的机遇。膜结构纺织材料的质量要求：以玻璃纤维织物为基材，表面涂以聚四氟乙烯树脂或硅树脂；以聚酯纤维织物为基材进行PVC涂层，

6、顶层再涂以PVDF（聚偏氟乙烯）或贴PVF膜（聚氟乙烯膜）。在涂层之前，织物需经过预拉伸；将膨化聚四氟乙烯膜（ePTFE）割裂成众多的扁丝，将扁丝加以捻度纺成纱，并织成布，然后再双面贴上氟聚合物薄膜。还有将乙烯—四氟乙烯共聚物（ETFE）作为膜材料。这两种膜对比前两种相对较少，属于后发展起来的。要有很好的物理机械性能：包括抗拉强度、模量、抗撕裂强度、耐屈曲性能、基布和涂层之间的剥离强度等，都要求达到很高的要求，以保证膜材料有很好的力学性能，坚牢、耐用。要有好的耐老化性能：因膜结构材料长期暴露在空气中，受到紫外线幅射的照射。膜材料必须具有抗紫外幅射、抗老化的性能，并且不能因紫外线照

7、射而迅速降解。这就要求不但纤维材料要耐老化，涂层材料也要耐老化。这方面，玻纤织物+聚四氟乙烯涂层的产品有极佳的耐老化性能，目前使用三十年以上而仍能保持较多的剩余强力的，就属于这类产品；而涤纶织物+PVC涂层的产品就要稍差一些。要有好的自洁性能：膜面材料整年暴露在空气中，极易被沾灰和受到其它污染，影响建筑物的美观。玻纤织物经PTFE涂层、或ePTFE扁丝加捻后织成的织物，两面再贴上氟聚合物膜，这两种织物都具有极佳的自洁性，表面沾上灰尘或其它污染后可以依靠雨水冲刷而自我清洁。即使有些