自上世紀70年日本大阪萬國博覽會上的美國館和富士館均采用了膜結(jié)構(gòu)建筑后,膜結(jié)構(gòu)在建筑行業(yè)引起了不小的轟動。在隨后的幾十年,建筑膜結(jié)構(gòu)得到了迅猛的發(fā)展。膜結(jié)構(gòu)大部分由鋼材和索構(gòu)成,另外與結(jié)構(gòu)相結(jié)合的膜材也逐漸走向功能化、智能化。膜材具有造型輕巧自由、美觀;透光、節(jié)能、環(huán)保,優(yōu)良的阻燃性能;防污自潔性能;安全、壽命長等優(yōu)點。基于這些優(yōu)點,建筑膜材脫穎而出,膜結(jié)構(gòu)被稱為“21世紀的建筑&rdquo應(yīng)用于大型體育場館、入口廊道、購物場、娛樂場、停車場、展覽會場、植物觀光園等建筑。
目前建筑膜材廣泛認可的標準是日本JISA-93所規(guī)定的A、 B、C三類,是根據(jù)其防火性能的優(yōu)劣來劃分的。A.類最好,以玻璃纖維織物為基材涂聚四氟乙烯而成;B類次之,以玻璃纖維織物為基材涂聚氯乙烯而成;C類是三類中最次的,以聚酯(滌綸)織物為基材涂聚氯乙烯而成。按涂層材料分,有聚四氟乙烯(聚四氟乙烯)聚偏氟乙烯(聚偏氟乙烯)聚氟乙烯(PVF)聚氯乙烯(聚氯乙烯)聚氨酯(浦)橡膠等。
聚四氟乙烯膜材是在超細玻璃纖維織物上涂以聚四氟乙烯樹脂而成的材料。這種膜材有較好的焊接性能,有優(yōu)良的抗紫外線、抗老化性能和阻燃性能。另外,其防污自潔性是所有建筑膜材中最好的,但柔韌性差,施工相對較大。聚四氟乙烯膜材的加工方法是把玻纖織物多次快速放入特氟隆熔體中,使織物兩面皆有均勻的特氟隆涂層,使永久性的聚四氟乙烯膜正式誕生。此后永久性膜結(jié)構(gòu)正式在美國風行,許多學(xué)者對膜結(jié)構(gòu)進行了深入的研究。20年后跟蹤檢測結(jié)果表明,這種膜材的力學(xué)性能與化學(xué)穩(wěn)定性指標只下降了20%~30%,顏色也幾乎沒變,膜的表層光滑,具有彈性,
大氣中的灰塵和化學(xué)顆粒很難粘附和穿透。經(jīng)雨水清洗后的建筑膜能恢復(fù)其原有的清潔表面和透光率,足以顯示PTFE膜材料的強大生命力和廣闊的市場前景。
玻璃纖維PVC建筑膜材料。這種膜材料開發(fā)和應(yīng)用較早。一般規(guī)定玻璃纖維織物經(jīng)緯交叉處PVC涂層厚度不小于0.2mm。一般來說,涂層不會太厚,可以滿足使用要求。為了提高PVC本身的耐老化性,
涂層時,通常會添加一些光穩(wěn)定劑和熱穩(wěn)定劑。淺色透明產(chǎn)品應(yīng)加入一定量的紫外線吸收劑,深色產(chǎn)品通常加入炭黑作為穩(wěn)定劑。此外,PVC的表面處理方法很多。你可以在PVC的上層壓上一層很薄的金屬膜或噴上鋁霧,并使用云母或石英來防止表面粘住和污染。
玻璃纖維硅樹脂建筑薄膜材料。有機硅樹脂具有優(yōu)異的耐高低溫、防水、抗氧化等特性。該薄膜具有較高的拉伸強度、彈性模量和良好的透光性。
美國歐文斯康寧公司開發(fā)的維斯塔膜是用這種樹脂涂覆玻璃纖維布制成的。目前,這種膜的應(yīng)用并不廣泛,制造商也很少。
玻璃纖維合成橡膠建筑膜材料。合成橡膠(如丁腈橡膠和氯丁橡膠)具有良好的韌性,對陽光、臭氧和熱老化穩(wěn)定,具有優(yōu)異的耐磨性、耐化學(xué)性和阻燃性,并能達到半透明狀態(tài)。然而,它很容易變黃,所以通常用于深色涂層。
膨脹聚四氟乙烯建筑膜材料。
膨脹聚四氟乙烯建筑膜材料是通過在由膨脹聚四氟乙烯纖維織成的基布兩側(cè)粘貼氟樹脂膜而獲得的。由于成本高,考慮到成本和性能,這種膜材料很少在一般建筑中使用。目前,外國制造商很少。
ETFE建筑膜材料。它直接由ETFE(乙烯-四氟乙烯共聚物)的原料制成。ETFE不僅具有優(yōu)異的抗沖擊性、電氣性能、熱穩(wěn)定性和耐化學(xué)腐蝕性,而且具有較高的機械強度和良好的加工性能。近年來,
埃特菲膜材的應(yīng)用在很多方面可以取代其他產(chǎn)品而表現(xiàn)出強大的優(yōu)勢和市場前景。這種膜材透光性特別好,號稱“軟玻璃&rdquo質(zhì)量輕,只有同等大小玻璃的1%;
韌性好、抗拉強度高、不易被撕裂,延展性大于400%;耐候性和耐化學(xué)腐蝕性強,熔融溫度高達200℃;可有效的利用自然光,節(jié)約能源;良好的聲學(xué)性能。自清潔功能使表面不易沾污,且雨水沖刷即可帶走沾污的少量污物,清潔周期大約為5.年。另外,埃特菲膜可在現(xiàn)成預(yù)制成薄膜氣泡,方便施工和維修。埃特菲也有不足,如外界環(huán)境容易損壞材料而造成漏氣,維護費用高等,但是隨著大型體育館、游客場所、候機大廳等的建設(shè),埃特菲更突顯自己的優(yōu)勢,這種膜材的研發(fā)和應(yīng)用在國外發(fā)達國家也不過十幾年的歷史。
北京奧運會場館“鳥巢”和“水立方”膜結(jié)構(gòu)采用埃特菲膜材,是目前國內(nèi)最大的埃特菲膜材結(jié)構(gòu)建筑,膜材采用進口產(chǎn)品?!傍B巢”采用雙層膜結(jié)構(gòu),外層用埃特菲防雨雪防紫外線,內(nèi)層用聚四氟乙烯達到保溫、防結(jié)露、隔音和光效的目的?!八⒎健辈捎秒p層埃特菲充氣膜結(jié)構(gòu),共1437塊氣枕,每一塊都好像一個“水泡泡&rdquo氣枕可以通過控制充氣量的多少,對遮光度和透光性進行調(diào)節(jié),有效地利用自然光,節(jié)省能源,并且具有良好的保溫隔熱、消除回聲,為運動員和觀眾提供溫馨,安逸的環(huán)境。