膜结构是一种极具创新性的建筑形式,其使用的膜材料主要由基布和涂层两部分组成。基布通常采用聚酯纤维和玻璃纤维,而涂层材料则主要为聚氯乙烯(PVC)和聚四氟乙烯(Teflon)。常见的膜材可分为PVC膜材、PTFE膜材和ETFE膜材三大类。
PVC膜材是由聚酯纤维涂覆的聚氯乙烯(PVC)组成。为了进一步改善其性能,PVC膜材的表面往往会涂上一层聚偏四氟乙烯(PVDF)涂层,从而提高其抗老化和自洁能力。此类膜材的使用寿命可达到25年左右,适用于半建筑结构。
PTFE膜材则由玻璃纤维涂覆聚四氟乙烯(Teflon)制成。该材料具有较高的强度、显著的弹性模量以及良好的自洁、耐久和耐火性能,虽然价格较为昂贵,并且对裁剪和制作的精度要求较高,其寿命一般可达到30年以上。PTFE膜材适合用于更专业的建筑。
ETFE膜材(乙烯四氟乙烯共聚物)兼具聚四氟乙烯的优良性能及乙烯的易加工特性,同时还具备耐溶剂和耐辐射的能力。这种膜材是继PVC和PTFE膜材之后的又一重要选择,已在国外的一些体育场馆和温室中得到了实际应用。尽管我国膜结构建筑的设计与施工起步较晚,但ETFE膜材在2008年奥运会场馆建设中成为了备受关注的材料。
膜结构的优势体现在多个方面:
- 艺术性:膜建筑充分发挥了建筑师的创意,同时展现了结构组件清晰的受力之美。
- 经济性:膜材的透光性质使能在白天减少照明需求,有效节约能源,而夜间灯光透射形成的绚丽效果也能带来良好的宣传效益。
- 大跨度:膜结构能够克服传统结构在无支撑建筑上的局限,使得空间更加宽敞,增强空间的使用效果。
- 自洁性:采用具有防护涂层的膜材,建筑能保持良好的自洁效果,同时延长使用寿命。
- 工期短:膜建筑的加工和制作均在工厂完成,减少了现场施工时间,避开了施工交叉,提高了施工效率。
膜建筑可以广泛应用于各类大型公共设施,如体育场馆的屋顶、机场大厅、展览中心、购物中心等;同时也适用于休闲设施、工业设施及各种标志性或景观性建筑。膜材料的灵活性能够创造出许多复杂的空间曲面,且可通过钢骨架或索具的张拉形成不同的曲面,展现出膜结构受力成形的美感。
总体而言,膜结构建筑在施工工艺、设计灵活度及应用范围等方面都展现出了显著的优势。随着技术的进步,膜材料建筑将在未来的发展中发挥更重要的角色。