膜结构的膜材料是由基布和涂层两部分组成。基布主要是采用聚酯纤维和玻璃纤维,而涂层材料主要为聚氯乙烯(PVC)和聚四氟乙烯(PTFE)。通常,膜材料分为PVC膜材、PTFE膜材和ETFE膜材三大类。
PVC膜材是指在聚酯纤维表面涂覆聚氯乙烯(PVC),为了改善其性能,通常会在表面加涂一层聚偏四氟乙烯(PVDF)涂层,提升其抗老化和自洁能力,其使用寿命可达到25年左右。PVC膜材建造的膜结构属于半独立建筑。
PTFE膜材是采用玻璃纤维涂覆聚四氟乙烯(Teflon)。这种材料的强度高、弹性模量大,具有良好的自洁和耐久性,且耐火性能优秀,然而其价格较高且不易折叠,对裁剪和制作的精度要求较高,通常寿命可在30年以上,适用于更高级别的建筑。
ETFE膜材(聚乙烯-四氟乙烯共聚物)则结合了聚四氟乙烯的优良性能和乙烯的易加工性,具备耐溶剂和耐辐射的特性。作为膜材料中的第三类,ETFE膜材已经在国内外的一些体育场馆和温室中得到应用。尽管我国在膜材结构建筑的设计与施工上起步较晚,但越来越多的膜工程开始使用PVC膜材,而PTFE和ETFE膜材的使用也在逐渐上升,尤其是2008年奥运场馆建设中,ETFE膜材成为了热门材料。
膜结构的建筑特点十分显著:首先,膜材具有良好的透光率,能够在白天减少照明强度和时间,有效节约能耗;其次,夜间灯光透过膜材形成的绚丽景观,具有很好的广告宣传效果。此外,膜结构的设计能够突破传统建筑在大跨度无支撑建筑上的局限,创造出广阔无遮挡的可视空间,增加了使用面积。
膜建筑还具备良好的自洁性,采用防护涂层的膜材能够确保建筑保持清洁且延长使用寿命。施工方面,由于膜结构的大部分加工和制作在工厂内完成,显著缩短了现场施工时间,减少了施工交叉。而这使得膜建筑适用于大型公共设施如体育场馆、机场大厅、展览中心等场所,同时也能够被应用于休闲设施及标志性建筑。膜材的柔性特性使得它非常适合制造复杂的空间曲面,配合钢骨架或索具,形成漂亮的空间曲面,展现出膜材受力成形的美丽。
综上所述,膜结构是一种具备多重优势的建筑形式,具备艺术性、经济性与工艺性,非常适合现代建筑的发展需求。