膜结构是一种新兴的建筑结构形式,它融合了建筑学、结构力学、材料科学以及计算机技术等多种学科的元素,展现出极高的技术含量。膜结构的曲面设计可以根据建筑师的创意需求而灵活变化,结合周边环境,打造出富有标志性的建筑形象。
膜结构的艺术性体现在建筑师的想象力上,而形状的设计则清晰展示了结构组件的受力之美。与此同时,其经济性也不容忽视。膜材具备透光特性,白昼能有效减少照明需求,进而节省能源。夜晚时,建筑通过彩灯的照射形成绚丽的视觉效果,不仅美化了环境,还能实现良好的广告宣传效果。
膜结构在大跨度建筑中表现出色,能够克服传统建筑在无支撑条件下的困难,创造出宽阔的无遮挡可视空间,有效增加可用面积。而且,膜建筑采用防护涂层的膜材,具备良好的自洁性,有效延长建筑的使用寿命。
膜建筑的施工周期较短,所有加工与制作工作均在工厂内完成,从而大大缩短了现场施工时间,减少了施工交叉带来的干扰。因此,膜结构在大型公共设施如体育场馆、机场、展览中心及购物中心等场所被广泛应用,同时也适用于休闲设施及其他标志性建筑。
膜结构的工艺性优越,使得在制造复杂空间曲面方面相较于刚性材料更具优势。膜材可以通过钢骨架支撑或索具张拉,形成多样的空间曲面。这种曲面光滑柔和,完美展现膜材的受力与成型之美。
膜材料主要由基布和涂层两部分构成。基布通常采用聚酯纤维和玻璃纤维,而涂层材料有聚氯乙烯(PVC)和聚四氟乙烯(PTFE)。膜材可分为PVC膜材、PTFE膜材和ETFE膜材三类。
PVC膜材是聚酯纤维表面涂覆聚氯乙烯,增加了抗老化和自洁能力,使用寿命约为25年,适用于半永久性建筑。
PTFE膜材则是玻璃纤维涂覆聚四氟乙烯,其强度与弹性模量均较高,同时具备优良的自洁性和耐用性,使用寿命通常超过30年,适合于永久性建筑。
最后,ETFE膜材是一种新兴的材料,具有聚四氟乙烯的优越性能,同时加工便捷,并且具备耐溶剂和耐辐射能力。虽然在我国膜结构建筑的推广起步较晚,但ETFE膜材在2008年奥运场馆建设中受到广泛关注已有所应用。