膜结构是一种创新的建筑形式,结合了建筑学、结构力学、化工材料及计算机技术等多个领域,具备极高的技术含量。膜结构的曲面设计可以依照建筑师的创意与环境融合,创造出具有代表性的标志性工程。
艺术性方面,膜结构充分展现出建筑师的创造力,同时也体现了结构构件的受力之美,形成独特的视觉效果。
经济性体现在膜材具备优良的透光率,白天可以有效减少照明需求,节省能源。此外,夜间膜结构透射的彩灯能产生绚丽的景观,也为广告宣传带来了良好的效益。
大跨度是膜结构的一大优势,它克服了传统建筑在大跨度(无支撑)设计上遇到的困难,创造了巨大的无遮挡可视空间,从而有效增加了空间的使用面积。
自洁性是膜建筑的另一优点,采用了具有防护涂层的膜材,使建筑具备良好的自洁效果,从而延长了使用寿命。
工期短的特点使膜建筑在施工效率上显得尤为突出。由于所有的加工与制作都在工厂内完成,现场施工时间大幅减少,避免了施工交叉,提高了效率。
膜结构广泛应用于大型公共设施,比如体育场馆的屋顶系统、机场大厅、展览中心、购物中心及站台等,也适合用于休闲设施及各类标志性建筑。膜结构的灵活性使得轻质屋顶的设计变得更加切实可行。
工艺性上,膜材作为柔性材料,可以制造许多刚性材料所无法实现的复杂空间曲面。膜材不仅可以依靠钢骨架支撑,也可以通过索具的张拉形成多样的空间曲面。膜结构生成的曲面光滑而柔和,完美展现了膜的受力之美。
膜材料的构成主要包括基布和涂层。基布一般采用聚酯纤维或玻璃纤维,而涂层材料则主要有聚氯乙烯(PVC)与聚四氟乙烯(PTFE)。常见的膜材可以分为三类:PVC膜材、PTFE膜材与ETFE膜材。
PVC膜材由聚酯纤维涂覆聚氯乙烯,表面可增加一层聚偏四氟乙烯(PVDF)涂层,以提升抗老化及自洁能力,预期使用寿命可达25年,属于半永久性建筑材料。
PTFE膜材是玻璃纤维涂覆聚四氟乙烯,具备高强度、高弹性及优良的自洁、耐久特性,通常使用寿命超过30年,适合用于永久性建筑。
ETFE膜材(乙烯四氟乙烯共聚物)兼具聚四氟乙烯的优良性能与乙烯的易加工性,具备耐溶剂和耐辐射的特性。ETFE膜材是继PVC和PTFE膜材之后的第三种建筑膜材,在国外的体育场馆与温室中已被广泛应用,然而在中国的膜结构建筑市场,ETFE膜材的使用依然相对较少。