建筑用膜结构材料性能和应用探究现状

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1、建筑用膜结构材料性能和应用探究现状　　摘要：近年来，膜结构材料在一些大型建筑上的应用得到迅速发展。本文从分类、分级、性能等角度分析了国内外建筑用膜材料的研究与应用现状，并指出要缩小我国在该领域与国外先进水平的差距，首先要解决产品设计、生产工艺控制与产品性能评价等核心技术问题关键词：膜结构材料；建筑用；聚酯长丝织物涂覆聚氯乙稀；玻璃纤维膜材料；性能评价中图分类号：TU383文献标志码：APerformanceandResearchStatusofMembranesAppliedonBuildingAbstract：Inrecentyears，membranes

2、tructurehasbeenusedinsomelargebuildingincludingsomefamousstadiums.Intermsofclassification，gradingandperformanceanalyzation，R&Dstatusofmembraneathomeandabroadwereintroducedinthisarticle.Theauthorsalsopointedoutthatitisessentialfordomesticbuilding-purposemembranemakerstostrengthenpro

3、ductdesign，productionprocesscontrolandperformanceevaluation.Keywords：membranestructure；12building-purpose；PVCcoatedpolyesterfabric；PTFEcoatedglassfiberfabric；performanceevaluation膜结构建筑作为一种新颖的建筑形式于20世纪50年代在国际上开始出现。在1967年蒙特利尔世博会上，德国展馆的膜结构建筑惊艳地展示在世人眼前，仅由8根钢管撑起的膜结构屋顶覆盖了面积近8000m2的展馆。这是膜

4、结构在大型建筑上的大胆采用，其崭新的设计理念和魔幻般的造型带来了前所未有的视觉冲击和理念，毫无争议地赢得了建筑设计大奖。之后，膜结构的应用迅速发展，为建筑师们提供了传统建筑模式以外的新选择。1建筑用膜结构材料的分类膜材料的重量只是传统建筑材料的1/30，在实现建筑结构轻量化的同时，从根本上克服了传统结构在大跨度（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。建筑膜结构有多种类型，较为典型的有骨架式膜、充气膜和张拉膜等。骨架式膜结构是由钢或其他材料构成的刚性骨架，膜张拉并置于骨架上构成，这种结构中膜材料主要起覆盖屋面的功能，不是维持建筑结构稳

5、定的基本结构单元，典型的建筑有2008年北京奥运会的主体育场——“鸟巢”。12充气膜结构包括气承式和气囊式两种，前者利用室内外的空气压力差来支承建筑屋面，由于难以有效抵抗恶劣气候条件，在20世纪80年代后期逐渐淡出人们的视野；后者则利用不同形状的双层膜充气气囊承受载荷，过去在大跨度建筑中较少使用，但由于建筑技术的进步和轻质高透光率ETFE膜（乙烯-四氟乙烯共聚物）的应用，近年来有了明显的发展，如国家游泳馆“水立方”。张拉索膜结构由稳定的空间双曲张拉膜面、支承杆系、支承索等构成，在现代膜结构建筑的发展初期具有举足轻重的作用，其中织物膜材料是维持张拉膜结构最重要

6、的结构单元，具有很高的力学性能要求，是本文所研究的主要对象。2织物膜材料从结构组成角度而言，膜材料是一种在织物基布上涂敷树脂或橡胶等基体材料而制成的层状柔性复合材料，一般由3部分组成，即基布、涂层与面层。其中，基布提供膜材料的力学性能，特别是抗张拉性能；聚合物涂层使膜材料具有抵御环境因素（如挡风、防雨等）的能力；面层则赋予膜材料自洁、抗紫外等能力。12聚酯长丝织物涂覆聚氯乙稀（PES/PVC）是使用最广泛的建筑用膜材料，产品覆盖了从临时性建筑的蓬盖布到永久性建筑的厚涂层膜，使用寿命可达20年。面层以聚氟化合物为主，如PVDF、PVF等，对于使用年限较短的可采

7、用Acrylic、Uethane等涂层。聚酯纤维拉伸强度高，弹性好，断裂伸长率高，有利于安装时的调整，但是在阳光照射下纤维容易老化，使强度和弹性降低。另一广泛使用的建筑用膜材料是玻纤织物涂覆聚四氟乙烯（GF/PTFE），具有使用寿命长、透光性好等特点，特别适用于永久性的大型建筑。玻纤拉伸强度高，模量大，虽然断裂伸长小，但是不易老化，使用寿命长。此外，锦纶、芳纶和碳纤维等在某些场合也有少量使用。在涂层方面，硅树脂（SiR）是一种性能优良的高聚物涂层材料。理想的膜材料最好具有PES/PVC膜的低成本易加工，拉伸与撕裂强度高，又具有GF/SiR的透明、耐久性，以及

8、PTFE涂层的自洁性等优点。因此有人建议综合上述3方