膜结构的性能分析及其技术运用.pdf

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1、垫室塞遂膜结构的性能分析及其技术运用谢浩广东工业大学摘要：针对膜材这种现代化的工程结构，本文首先总结其先进的性能特点，然后分析膜结构工程在发达国家的发展趋势，探讨膜结构技术在我国建筑业的应用方向，旨在挖掘膜结构的潜力，提高建筑设计水平。关键词：膜结构；性能；建筑结构；规模；应用1前言膜结构是建筑结构中新发展起来的一种形式。它以性能优良的织物为材料，或是向膜内充气，由空气压力支撑膜面，或是利用柔性钢索或刚性支撑结构将面绷紧，从而形成具有一定刚度、能够覆盖大跨度空间的结构体系。与传统的刚性结构有很大盼不同，膜结构具有质轻、薄而柔软的特性，在建筑造型上能创

2、造出新颖独特的形式。膜材的透光性使膜结构的内部形成明亮的空间，单位面积内相对较轻的重量使其能轻易地跨越较大距离，形成完整的大空间，其结构形式具有很强的适应能力。它可应用于体育场馆、展览馆、会议厅、机场候机厅等对大空间有需求的建筑和街景小品等构筑物。膜结构也因其简洁优美的曲面造型和卓越的光学、力学、保温、耐火、防水、自洁等性能被誉为21世纪的建筑结构。2膜结构性能的先进性过去人们习惯把膜结构视作帐篷，而帐篷只能算是一个临时性建筑，它不够牢固，不能防火，也不能保暖或隔热。如今对采用膜结构的帐篷却要刮目相看了，其中的关键是材料。膜结构是一种由高强薄膜材料及

3、加强构件(钢结构或拉索)通过一定方式使其内部产生一定的预张应力以形成某种空间形状，可作为覆盖结构并能承受一定外荷载的空间结构形式。膜结构以良好的自浩性、隔热性以及高强耐久、造型新颖和自重轻等优点广泛应用于各类休闲小品、轻型大跨度无柱空间或轻型屋盖建筑结构。由于膜结构是一种张力结构，只有在一定的张力作用下，膜结构才有一定的形状和刚度，因而膜结构建筑体现了力的平衡美，是一种受力最为合理的结构形式。采用轻质膜材，同时辅以柔性拉索、轻型钢桁架的结构形式，可以很好地达到大跨度、覆盖大空间的目的。用于膜结构的有两种主要建筑织物，即涂敷聚四氟乙烯(PrFE)的玻璃

4、纤维织物和涂敷聚氯乙烯(PVC)的聚酯织物。门FE具有强度高、半透明、耐火不燃以及自洁性好的特点。虽然材料的保证年限是25年，但按照实际使用的经验，实际使用寿命将会更长。玻璃纤维膜材的唯一缺点是价格较高。PTFE膜材主要应用在大型体育场馆、展览馆、会议厅、机场候机厅等对大空间有需求的建筑。PvC聚酯织物与玻璃纤维织物相比，其强度等性能稍差，使用年限也较短，但价格却较便宜，大约在PTFE的l／5左右。为了改进其性能，可以在涂层外再加一个面层，成为聚氟乙烯(PVF)或聚偏氟乙烯(PvDF)。这种面层能保护织物抵抗紫外线的侵蚀，并改进其自洁性。PVC膜材主

5、要应用于景观建筑、街景小品等构筑物【11。近年来一种新兴膜结构材料一乙烯一四氟乙烯共聚物(ErI'FE)一在国内大型和重点工程等尖端领域中开始被广泛应用。它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。由ETFE制成的膜材替代传统的玻璃和其他高分子采光板、肌FE膜材料等用于大型建筑物的屋面或墙体材料，显示出无可比拟的优2010．01垫壅重量势。ETFE膜为现代建筑提供了一个创新解决方案。由这种膜材制成的屋面和墙体，重量小，只有同等大小玻璃重量的l％；韧性好、抗拉强度高、不易被撕裂，延展性大于400％；耐火性和耐

6、化学腐蚀性强，熔融温度高达200℃，并且不会自燃。作为大型公共建筑材料的ETFE膜，更大的优势还在于它们可以加工成任何尺寸和形状，能满足大跨度要求，节省了中间支撑结构，可以设计出简洁高雅的结构。作为一种充气后使用的材料，它可以通过控制充气量的多少，对遮光度和透光性进行调节，有效地利用天然光，节省能源，并在提供良好透光度的同时，也兼有保温隔热性能。又由于质量轻，它可以根据需要设计成可方便开启和关闭的活动屋顶，满足大型公共设施通风透气、天然采光的需求。不仅如此，这种膜还具有良好的声学性能，可以有效地消除回声，避免了其它膜材或硬质层顶所产生的噪声。同时，它

7、还具有自清洁功能，可使灰尘不易附在其表面，雨水能冲刷掉表面的附着物，清洁周期大约为5年。这种材料的另一个优点是，可在现场预制成薄膜气泡，方便施工和维修，加上成本合理，使其极具竞争力。ETFE膜使用寿命为25-35年，是用于永久性多层可移动屋顶结构的理想材料，达到B1、DIN4102防火等级标准，燃烧时也不会滴落，ETFE膜完全为可再循环利用材料，可再次利用生产新的膜材料，或者分离杂质后生产其他ErI’FE产品。能够在一70℃一230℃的温度范围内使用，且材料难燃。E7rFE膜还具有独特的光学性能，白天使入射光线成为天然漫射光，防止眩目，无阴影，光线均

8、匀分布，几乎无紫外线透过，防止了内部装饰材料和设计的褪色；夜间高反射性能使空间具有卓越的照明效果。综上所述，