1、建筑膜结构制作： SUSAN YE硬件支持：1.膜结构的定义膜 结构也称为织物结构，是世纪中叶发展起来的 一种新型 空间结构形式，它以性能优良柔软 织物为 材料，由膜内空气压力支撑膜面，或利用柔性钢索或刚性支撑结构使膜面产生一定的预张力，从而形成具有一定刚度、能够覆盖大空间的结构体系。膜 结构的起源可追溯至远古时代人们利用牛皮或布等制作的帐篷结构。但是长期以来由于技术原因，这种结构发展并不快 。1970年 日本大阪世界博览会，由美国工程师 盖格尔 (David Geiger) 设计 的 美国馆 ，其屋顶采用空气支撑膜结构，平面尺寸 达到 83.5 m 142 m， 采用以 聚氯乙烯 (PVC)
2、涂层 的 玻璃纤维织物 建造。通常被认为是第一个现代意义上的大跨度膜结构。虽然 现代膜结构出现仅有几十年时间，但发展迅速。既可应用于大型大跨度的公共建筑，如体育场馆、机场大厅、展览中心、购物中心，也适用于规模较小而造型各异的休闲景观设施、建筑小品等。2.膜 结构的特点与传统结构相比，膜结构有以下几个特点：1） 自重轻、跨度大、抗震性能好。自重轻、跨度大、抗震性能好。 薄膜结构与传统结构相比自重有数量级的差别约为后者的 。可以 轻易地跨越较大的跨度，且单位面积的自重与造价未明显增加。由于自重轻，膜结构建筑具有良好的抗震性能。2） 建筑造型自由丰富。建筑造型自由丰富。 膜结构建筑造型丰富多彩、新颖
3、独特，富有时代气息，可为建筑师提供 较大的 想象和创作空间。3） 施工方便。施工方便。 膜材料的裁剪、熔接等工作主要在工厂完成，现场主要是将膜成品张拉就位安装。 与传统 建筑相比，施工程序简单，施工周期大为缩短。4） 透光性。透光性。 膜材具有良好的 透光性 ，透光率约 47%16% 。 白天阳光形成自然漫射，几乎无需 人工采光 ，节约能耗，而晚上室内灯光透过膜面而给夜空增添梦幻般的夜景。5） 自洁性。自洁性。 膜材的表面涂层、特别是聚四氟乙烯涂层，具有良好的非粘着性，大气中的 灰尘及 脏物不易附着，表面灰尘也会被雨水冲刷干净，常年使用后仍能保持外观洁净与室内美观。除了 以上优点，膜结构也有一
4、定的 不足 。如 耐久性 、 保温隔热性能 以及 隔音效果 都不及传统的砖石、钢筋混凝土等材料，仍有待 研究。3.膜结构的分类根据 不同的支撑方式，通常将膜结构分为空气支撑式、张拉式及骨架支撑膜结构大类。空气空气 支撑式膜结构支撑式膜结构空气 支撑膜结构是利用薄膜内外的空气压差来稳定膜面以承受外荷载。又可分为气承式和气囊式两类。气承式是通过压力控制系统向建筑物室内充气，使室内外保持一定的压力差，膜体产生一定的预张力从而保证体系的刚度。气囊式是向单个膜构件通常为管状构件内充气，使其保持足够的内压。由多 个膜结构进行组合形成一定形状的整体结构。张拉式膜结构张拉式膜结构张拉式 膜结构是由索网结构发展
5、而来的，依靠薄膜自身的预张应力与拉索、支柱共同作用构成的结构体系。张拉式膜结构中，薄膜材料既承载结构，又起到围护功能，充分发挥了膜材的结构功能。结构造型也较为丰富，可以说是最具创意的膜结构形式。但对施工精度要求较高，工程造价相对较高。骨架支撑膜结构骨架支撑膜结构骨架 支撑膜结构是指以刚性结构通常为钢结构为承重骨架、并在骨架上敷设张紧的膜材的结构 形式 。刚性骨架是主要受力体系，膜材仅作为围护结构，故设计、制作比较简单，工程造价相对较低。但未发挥出膜材料本身的结构承载力，跨度也受支撑骨架的 限制 。4.膜 材料的物理性能膜材属于柔性极大的高分子化学建材，其物理性能也与一般传统建材有很大差别。1）
6、 力学性能。力学性能。 中等强度 的 PVC膜 ，厚度 仅 0.61 mm， 但它的拉伸强度相当于钢材的一半 。 中 等强度的 PTFE膜 ，厚度 仅 0.8 mm， 但它的拉伸强度已达到钢材的水平。膜材的弹性模量较低，这有利于膜材 形成 复杂的曲面造型。2） 光学性能。光学性能。 膜材料可滤除掉大部分紫外线，防止内部物品褪色。其对自然光的透射率可 达 225%，透射 光在结构内部产生均匀的漫射光，无阴影，无眩光，具有良好的显色性，夜晚在周围环境光和内部照明的共同作用下，膜结构表面发出自然柔和的光辉，令人陶醉。3） 声学性能。声学性能。 一般膜结构对于的低频几乎是通透的，对于有特殊吸音要求的膜
7、结构可以采用 360 Hz具有吸声装置的膜 材料。4） 防火性能防火性能 。如今广泛使用的膜材料能很好地满足对于防火的需求，具有卓越的阻燃和耐高温 性能 ，达到法国、德国、美国、日本等多国标准。5） 保温性能。保温性能。 单层膜材料的保温性能与砖墙相同，优于玻璃。同其他材料的建筑一样，膜建筑 内部也 可以采用其他方式调节其内部温度。例如：内部加挂保温层，运用空调采暖设备等。6） 自洁性能。自洁性能。 膜 材经过 特殊表面处理 如加 TiO2涂层 (TiO2涂层的膜材具有很好的自洁 性能 ） ，雨水会 在其表面聚成水珠流下，使膜材表面得到自然清洗。5.膜材料以 高强纤维织物为骨架 材 料 、 表
8、面涂覆高性能涂层材料，并具有良好的阻燃耐老化抗风雪载及自洁性能，可广泛用作展览，体育，交通、休闲等建筑物的屋顶材料并承载应力的新一代复合材料，人们称之为现代建筑膜结构 材料 。当前 常用的膜材料一般由两部分组成： 基材编织物和 涂层 。涂层涂层其 材料的强度和弹性性能主要取决于 基材 ，而进一步的性能，如防火、防水、抗紫外线侵蚀以及对机械、化学等因素的不敏感性，都必须依靠涂层来加强。基材基材基 材基本上为一种织布，织布是由纤维构成。基材的选择是保证膜结构品质的关键。常用 的建筑膜材按基材可分为两类。一类是以聚酯织物为基材，表面 进 PVC涂层的产品，另一类是以玻璃纤维织物为基材、表面进行 聚四氟乙烯涂层 的产品 前者 一般用于使用年限在 15年以下的幅时性或半永久性建筑， 后者 常 用于 永久性建筑。1）尼龙 (Nylon)。其耐磨性和强度较高，抗拉力较聚酯类好，但其刚度较低，使得在载重情况下可能造成皱褶的概率大为升高，易受湿度变化的影响，使得在裁剪前后产生误差。另外，易受紫外线影响而逐渐失去抗拉力。若温度较高，可能发生氧化而变黄、变脆。2）聚酯类（ Polyester）。又称为涤纶，抗拉力较尼龙稍差，但其具有良好的耐久性、抗紫外线性能 。
