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  1970年日本大阪萬(wàn)國(guó)博覽會(huì)上的美國(guó)館和富士館均采用了膜結(jié)構(gòu)建筑，在建筑行業(yè)引起了不小的轟動(dòng)。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(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。

  基于這些優(yōu)點(diǎn)，建筑膜材脫穎而出，膜結(jié)構(gòu)被稱(chēng)為“21世紀(jì)的建筑”，應(yīng)用于大型體育場(chǎng)館、入口廊道、購(gòu)物場(chǎng)、娛樂(lè)場(chǎng)、停車(chē)場(chǎng)、展覽會(huì)場(chǎng)、植物觀光園等建筑。

膜結(jié)構(gòu)建筑中最常用的膜材料

1.PTFE膜材料

  PTFE膜材料是指在用極細(xì)的玻璃纖維編織成的基布上涂抹PTFE（聚四氟乙烯）樹(shù)脂而形成的復(fù)合材料。

  其特點(diǎn)是：強(qiáng)度高、耐久性好、防火阻燃、自潔性好，而且不受紫外光的影響，使用壽命在20年以上；具有高透光性，透光率為13％，而且透過(guò)膜材料的光線是自然散漫光，不會(huì)產(chǎn)生陰影，也不會(huì)發(fā)生眩光；對(duì)太陽(yáng)能的反射率為73％，因而吸收熱量少，即使在夏季太陽(yáng)暴曬的情況下，建筑內(nèi)部也不會(huì)受太大影響。

  目前國(guó)外對(duì)這種膜材的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用比較成熟，生產(chǎn)廠家也很多，如德國(guó)Mehler公司、Verseidag公司，日本Taiyoko-gyo公司、中興化成工業(yè)株式會(huì)社、美國(guó)Chemfab公司、沙特阿拉伯ObeiKan公司等。

上海八萬(wàn)人體育場(chǎng)

  上海體育場(chǎng)看臺(tái)罩篷的膜材料為進(jìn)口玻璃纖維織物涂敷聚四氟乙烯涂層（PTFE）材料，為組合式膜結(jié)構(gòu)體系。

  這是膜結(jié)構(gòu)首次在我國(guó)應(yīng)用于大型永久性建筑，標(biāo)志著膜結(jié)構(gòu)建筑作為一種新的建筑結(jié)構(gòu)被我國(guó)各界人士的認(rèn)可，拉開(kāi)了膜結(jié)構(gòu)建筑在我國(guó)廣泛應(yīng)用的帷幕。

2.PVC膜材料

  PVC 膜材料是在聚酯纖維編織的基布上涂抹PVC（聚氯乙烯）樹(shù)脂而形成的復(fù)合材料，PVC膜材料的強(qiáng)度及防火性與PTFE 相比具有一定差距，使用年限一般在7到15年。

  為了解決PVC膜材料的自潔性問(wèn)題，通常在PVC 涂層上再涂抹PVDF（聚偏氟乙烯）形成PVDF膜材料。

倫敦碗

  倫敦奧林匹克體育場(chǎng)在奧運(yùn)和殘奧期間是8萬(wàn)座位的體育場(chǎng)，賽后轉(zhuǎn)換成一個(gè)2.5萬(wàn)座位的體育場(chǎng)。

  人字形柱支承外壓縮環(huán)桁架，內(nèi)張力環(huán)采用索，其間輻射布置雙層徑向索形成索網(wǎng)，上覆112片PVC膜材張緊形成罩蓬，是典型的索系支承式膜結(jié)構(gòu)。

  該場(chǎng)館對(duì)于資源的高效利用是屬于重量級(jí)的，比其它體育場(chǎng)減用了75%的鋼材。

3.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不僅具有優(yōu)良的抗沖擊性能、電性能、熱穩(wěn)定性和耐化學(xué)腐蝕性，而且機(jī)械強(qiáng)度高，加工性能好。

  近年來(lái)，ETFE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(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)和市場(chǎng)前景。

  這種膜材透光性特別好，號(hào)稱(chēng)“軟玻璃”，質(zhì)量輕，只有同等大小玻璃的1%；韌性好、抗拉強(qiáng)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(qiáng)，熔融溫度高達(dá)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，ETFE膜可在現(xiàn)成預(yù)制成薄膜氣泡，方便施工和維修。

  ETFE也有不足，如外界環(huán)境容易損壞材料而造成漏氣，維護(hù)費(fèi)用高等，但是隨著大型體育館、游客場(chǎng)所、候機(jī)大廳等的建設(shè)，ETFE更突顯自己的優(yōu)勢(shì)。

  目前生產(chǎn)這種膜材的公司很少，只有ASAHIGLASS（AGC）、日本旭硝子、德國(guó)科威爾等少數(shù)幾家公司可以提供ETFE膜材，這種膜材的研發(fā)和應(yīng)用在國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家也不過(guò)十幾年的歷史。

鳥(niǎo)巢

  北京奧運(yùn)會(huì)場(chǎng)館“鳥(niǎo)巢”和“水立方”膜結(jié)構(gòu)采用ETFE膜材，是目前國(guó)內(nèi)最大的ETFE膜材結(jié)構(gòu)建筑，膜材采用進(jìn)口產(chǎn)品。“鳥(niǎo)巢”采用雙層膜結(jié)構(gòu)，外層用ETFE防雨雪防紫外線，內(nèi)層用PTFE達(dá)到保溫、防結(jié)露、隔音和光效的目的。

  “水立方”采用雙層ETFE充氣膜結(jié)構(gòu)，共1437塊氣枕，每一塊都好像一個(gè)“水泡泡”，氣枕可以通過(guò)控制充氣量的多少，對(duì)遮光度和透光性進(jìn)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、消除回聲功能。

水立方

建筑膜結(jié)構(gòu)分類(lèi)

1.骨架式膜結(jié)構(gòu)

  骨架式膜結(jié)構(gòu)是在鋼架或其他材料的骨架上鋪裝膜材料，由此構(gòu)成屋頂或外墻壁的構(gòu)造形式。造型包括平面形，單曲面形，和以鞍形為代表的雙曲線形。

  弗雷·奧托可能是世界上最早采用支撐膜結(jié)構(gòu)來(lái)構(gòu)建大空間的建筑師，他設(shè)計(jì)的德國(guó)館是用高強(qiáng)度的金屬索與用高分子聚合材料做成的薄膜一起組合起來(lái)的具有足夠大的空間的建筑。

慕尼黑奧運(yùn)會(huì)體育場(chǎng)

  正是德國(guó)館的成功啟發(fā)了對(duì)1972年慕尼黑奧運(yùn)會(huì)體育場(chǎng)的結(jié)構(gòu)和建筑造型的設(shè)計(jì)。

  這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)潔，便于組裝和拆卸，與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)比起來(lái)有相對(duì)低廉的造價(jià)。它的屋面用特種柔性化學(xué)材料敷貼，呈半透明狀。

2.充氣式膜結(jié)構(gòu)

  充氣式膜結(jié)構(gòu)是向由膜結(jié)構(gòu)構(gòu)成的室內(nèi)充入空氣，并保持室內(nèi)空氣的壓力始終大于室外空氣壓力，由此使膜材料處于張力狀態(tài)來(lái)抵抗負(fù)載及外力的構(gòu)造形式，分單層結(jié)構(gòu)和雙層結(jié)構(gòu)兩種形式。

  這種膜結(jié)構(gòu)可以從根本上克服傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)在大跨度（無(wú)支撐）建筑上實(shí)現(xiàn)時(shí)所遇到的困難，可創(chuàng)造巨大的無(wú)遮擋的可視空間。

  其造型自由輕巧、阻燃、制作簡(jiǎn)易、安裝快捷、節(jié)能、易于、使用安全等優(yōu)點(diǎn)，因而使它在世界各地受到廣泛應(yīng)用。

  另外值得一提的是，在陽(yáng)光的照射下，由膜覆蓋的建筑物內(nèi)部充滿自然漫射光，無(wú)強(qiáng)反差的著光面與陰影的區(qū)分，室內(nèi)的空間視覺(jué)環(huán)境開(kāi)闊和諧。夜晚，建筑物內(nèi)的燈光透過(guò)屋蓋的膜照亮夜空，建筑物的體型顯現(xiàn)出夢(mèng)幻般的效果。

  這種結(jié)構(gòu)形式特別適用于大型體育場(chǎng)館、入口廊道、小品、公眾休閑娛樂(lè)廣場(chǎng)、展覽會(huì)場(chǎng)、購(gòu)物中心等領(lǐng)域。

國(guó)家大劇院

3.張拉式膜結(jié)構(gòu)

  張拉式膜結(jié)構(gòu)是通過(guò)拉索將膜材料張拉于結(jié)構(gòu)上而形成的構(gòu)造形式，膜表面通過(guò)自身曲率變化達(dá)到內(nèi)外力平衡。

  張拉膜結(jié)構(gòu)特別適合用來(lái)建造城市標(biāo)志性建筑的屋頂，如體育與娛樂(lè)性場(chǎng)館，需有廣告效應(yīng)的商場(chǎng)、餐廳等。

柏林奧林匹克體育場(chǎng)

  柏林奧林匹克體育場(chǎng)屋面的懸挑采用鋼結(jié)構(gòu)，鋼構(gòu)件上下覆膜。主支承結(jié)構(gòu)的鋼桁架在半透明的膜下的隱約可見(jiàn)，桁架結(jié)構(gòu)長(zhǎng)68米。輕質(zhì)的屋頂內(nèi)部以20個(gè)傾斜的鋼柱支撐， 直徑僅有25 cm的鋼柱有效的保證了看臺(tái)的觀賞視野不受干擾。

膜結(jié)構(gòu)建筑的優(yōu)勢(shì)

1、經(jīng)濟(jì)

  膜結(jié)構(gòu)建筑的造價(jià)僅為傳統(tǒng)建筑造價(jià)的1/3至1/2 ，張拉結(jié)構(gòu)的造價(jià)根據(jù)不同的跨度和設(shè)計(jì)方案差異較大，但與傳統(tǒng)建筑方式相比，其價(jià)格效益比都非常明顯。

  同時(shí)，由于膜材具有一定的透光率，白天可減少照明強(qiáng)度和時(shí)間，能很好地節(jié)約能源，夜間彩燈透射形成的絢爛景觀也能達(dá)到很好的廣告宣傳效果。

2、工期短

  膜結(jié)構(gòu)建筑工程中所有加工和制作均在工廠內(nèi)完成，可減少現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)間，避免出現(xiàn)施工交叉。

  與傳統(tǒng)建筑方式相比，膜結(jié)構(gòu)建筑的施工周期至少可縮短一半，一般項(xiàng)目可在兩個(gè)月內(nèi)竣工，施工期間不影響其他工程的施工進(jìn)度。

3、跨度大

  膜結(jié)構(gòu)建筑中使用的膜材料很輕，每平方米的重量只有1公斤左右，因此膜結(jié)構(gòu)可以從根本上克服傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)在大跨度（無(wú)支撐）建筑上實(shí)施所遇到的困難，并能創(chuàng)造開(kāi)闊的無(wú)遮擋可視空間，有效增加空間使用面積。

  目前膜結(jié)構(gòu)建筑的跨度已超過(guò)200米。

4、造型獨(dú)特

  呈現(xiàn)富于變幻、新奇誘人的視覺(jué)效果，其運(yùn)用范圍不僅限于體育或展覽建筑，還向房屋及景觀建筑等各個(gè)方面擴(kuò)展。

  膜結(jié)構(gòu)工程規(guī)?？纱罂尚?，有街頭小品，也有候機(jī)大廳、體育場(chǎng)；壽命可長(zhǎng)可短，可以是臨時(shí)性帳篷，也可以是30年以上的長(zhǎng)期建筑；色彩可素可花，膜材料像布一樣可以染成各種花色，尤其是膜材料的半透明性能，使夜空中的膜建筑在燈光照射下，呈現(xiàn)出夢(mèng)幻般的色彩。

5、自潔性

  膜結(jié)構(gòu)建筑中采用具有防護(hù)涂層的膜材料，因此具有良好的自潔效果，可利用雨水的自然沖刷進(jìn)行建筑物的外觀清潔，同時(shí)也確保了建筑的使用壽命。

  另外，膜結(jié)構(gòu)還具有便于運(yùn)輸、易更新及不易積雪等優(yōu)點(diǎn)。

  以上就是建筑膜結(jié)構(gòu)材料的相關(guān)介紹，如果大家想要了解更多的膜結(jié)構(gòu)工程案例，可以點(diǎn)擊文字進(jìn)行了解哦。