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膜结构介绍

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什么是膜结构

膜结构是建筑结构中新发展起来的一种形式,它以性能优良的织物为材料,或是向膜内充气,由空气压力支撑膜面,或是利用柔性钢索或刚性支撑结构将面绷紧,从而形成具有一定刚度、能够覆盖大跨度空间的结构体系。

膜结构故事

1970年日本大阪万国博览会中净空尺寸为 140m×83.5m的美国馆是世界上跨度非常大的膜结构,自此以后,膜结构在国外已逐渐应用于体育建筑、商场、展览中心、交通服务设施等大跨度建筑中, 膜结构在世界范围内有了迅猛的发展。
1975年建成的美国庞提亚克的"银色穹顶"气承式空气,膜结构,平面尺寸234.9m×183m;1981年的沙特阿拉伯吉大机场候机大厅悬挂膜结构,占地42万m²;
1988年的汉城奥运会体操馆与击剑馆;2000年的伦敦"千年穹"都以其独特的 膜结构造型及超前的设计,显示了膜结构建筑技术与材料科学的发展水平。

01
骨架式膜结构
  • 以钢构或其他集成材构成的屋顶骨架,在其上方张拉膜材的构造形式。
  • 特点:因设计简单、受力性能较好、实用性强等优点,颇受设计者青睐。
  • 应用:在体育场馆、体育看台、展览馆、机场候机楼、车站候车室、收费站、停车棚等领域被广泛使用。
02
张拉式膜结构
  • 以膜材、钢索及钢结构支柱构成,通过钢索、支柱及膜材之间的张拉应力平衡以达到结构稳定的形式。
  • 特点:大空间、大跨度、重量轻是本结构的大特点。除了富于创意、前卫、美观的造型外,也能展现膜结构魅力的构造形式。近年来,大型跨距空间也多采用以钢索与杆件构成空间钢索网来支撑上部膜材的形式。 因跨度一般设计较大,钢结构用量较少,但对膜材质量要求较高,需选用高强度的膜材料,同样由于没有框架结构造型限制,膜结构造型流畅、飘逸、优美。
  • 应用:普遍用于大型体育场馆、广场景观、海边景观、室外舞台、游泳池等地方。
03
充气式膜结构
  • 充气式膜结构,又称谓气膜结构,空间密闭,配置智能和机电控制系统,靠内外气压差来支撑整个建筑。
  • 特点:可在任何气候、环境、地理条件下设置,由于材料的柔性和结构固有的有效性和弧形的体形,没有受弯、受扭和受压的构件,内部无需任何框架或梁柱支撑,跨度可以达到200米。
  • 应用:普遍用于室内运动体育场馆(篮球场、羽毛球场、足球场、游泳馆等)以及煤场、矿场、污染土等需要密封的大型建筑结构。

膜结构优点

01
经济性

膜结构建筑的构成非常简单,包含钢结构主体和膜材防水屋面,而且自重很轻,因而其整体造价是普通建筑结构的三分之一,运行成本是普通钢筋水泥结构的三分之一。

混凝土结构:1500-2000元/平方米
钢结构:1000元/平方米
膜结构:500-1000元/平方米
02
艺术性

充分发挥建筑师的想象力,又体现结构构件清晰受力之美。由于膜材具有一定的透光率,白天可减少照明强度和时间,能很好地节约能源。同时夜间彩灯透射形成的绚烂景观也能达到很好的广告宣传效益。

03
大跨度

膜结构可以从根本克服传统结构在大跨度(无支撑)建筑上实现所遇到的困难,可创造巨大的无遮挡可视空间,有效增加空间使用面积。膜结构可实现180米大跨度。

04
工期短

膜建筑工程中所有加工和制作均在工厂内完成,可减少现场施工时间,避免出现施工交叉,相对传统建筑工程工期较短。
按1000平方米进行对比:
混凝土结构:需要40人,80天经过20道工序才完成
钢结构:需要20人,40天经过15道工序才完成
膜结构:需要15人,25天经过4大步骤就能完成

膜材性能

光学性能

膜材料可滤除大部分紫外线,防止内部物品褪色。其对自然光的透射率从15%-95%不等,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。

自洁性能

膜材料表层均做了不粘层处理,具有很好的自洁性能,雨天时,膜材表面的灰尘会在雨水的冲刷下,聚成水珠流下,使膜材表面可以自然清洗。

声学性能

一般膜结构对于低于60Hz的低频几乎是透明的,对有特殊吸音要求的结构可以增加FBA(FABRASORB)内膜,这种组合比玻璃具有更强的吸音效果。

保温性能

单层膜材料的保温性能与砖墙相同,优于玻璃。对于有较高保温要求的膜结构,可以通过增加内膜保温层达到保温隔热的优良性能。

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,具有很好的阻燃和耐高温性能,达到法国、德国、美国、日本等多国标准。

力学性能

中等强度的PVC膜:其厚度仅0.8mm,但它的拉伸强度相当于钢材的一半。中等强度的PTFE膜:其厚度仅1.0mm,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。

膜材介绍

膜材是一种新兴的建筑材料,
已被公认为是继砖、石、混凝土、钢和木材之后的"第六种建筑材料"。
膜材料是指以聚酯纤维或玻璃纤维为基布并附有不同的表面涂层,可承受一定载荷的建筑纺织品。
通常有PVDF、TIO2 、PTFE、ETFE等膜材料。

ETFE膜材

ETFE是Ethylene(乙稀)、Tetra(四)、Flour(氟)、Ethylene(乙稀)四个英文的缩写。ETFE膜材料没有任何布基,仅由一层乙稀四氟乙稀薄膜构成,乙稀氟乙稀本身具有很好的化学稳定性,不需要任何其它的面层保护。使用寿命在30年以上,具有很好的自洁性,耐火A1级,透光率在95%左右。
1、耐久性好:气候适应:-200~150摄氏度,15年以上恶劣气候,力学和光学性能不改变。
2、抗拉强度高:破断伸长率达300%以上。
3、高安全性:阻燃材料,熔后收缩但无滴落物。
4、ETFE膜表面光滑,几乎不需日常保养,自洁性特高,灰尘污垢随水冲掉。
5、结构轻,抗震性好,安装方便。

PTFE膜材

PTFE建筑膜材料是指在极细的玻璃纤维(3μm)编织成的基布上涂PTFE(聚四氟乙烯)树脂而形成的复合材料。
1、PTFE膜材具有强度高、耐久性好、防火难燃、自洁功能好等优点。
2、PTFE膜材对太阳光具有高反射率和低吸收率,可以节省能源成本。
3、PTFE薄膜结构建筑物可以自由设计、利用的多样性
4、PTFE具有PVDF不可比拟的高自洁性,外表所堆积的灰尘、大气污垢等遇雨水冲刷后被清洗干
5、A1级防火材料,安全性高,且使用寿命长,30年以上。

PVDF膜材

1、PVDF膜材料是指在聚脂纤维编织的基布上涂覆PVC(聚氯乙 烯)后再加版100%PVDF(聚偏氟乙烯)表面涂层而形成的 复合材料。
2、PVDF膜材由于自洁性良好、价位适中、运输安装方便,更 广泛应用于各类建筑领域。它的寿命因不同的表面涂层而 异,表面景氟素处理(涂覆PVF或PVDF)的膜材、自身不发 粘、有很好的自洁性能。一般可达成15—25年。

环境工程膜材

1、独特的改性PVDF涂层
  在PVDF涂层上添加了特殊的改性助剂,既提高了膜材的自洁性能又能直接焊接,同时,改性助剂与PVC层内添加剂协同作用,使PVDF与PVC涂层的结合更加牢固,不易剥离,不再需要涂覆底料层。
2、UV光固化处理
先进的UV光固化处理技术,大大提升了材料在强腐蚀,强酸碱,盐雾等恶劣条件下的使用寿命。
3、优良的抗菌、防霉性
表面增加耐腐,防酸碱涂层处理,延长特殊环境下的膜材使用寿命,增加膜材密闭性。

膜材对比表

指标 ETFE膜材 PTFE膜材 PVDF膜材 环境工程膜材 亚克力膜材
使用环境 要求较高的建筑物,例如候机楼、候车厅等 要求较高的建筑物,例如候机楼、体育场馆等 要求不高的建筑物、或特殊要求的建筑,例如气膜 污水池、污染土密封         淘汰产品
基布材质 乙稀四氟乙稀 玻璃纤维 聚脂纤维(PVC) 聚脂纤维(PVC) 聚脂纤维(PVC)
表面涂层 没有 PTFE涂层 PVDF涂层 防老化防腐蚀涂层 亚克力
自洁功能 很好 非常好 较差
透光率 95% 6-15% 5-20% 5-15% 5-20%
使用寿命 20年以上 30年以上 15-25年 15-25年 3-5年
拉伸强度 1000-1500N 4000-9000N 3000-8000N 3000-8000N 3000-5000N
防火等级 B1 A2 B1 B1 B1
运输方式 不折叠 不折叠 可折叠 可折叠 可折叠
加工难度 容易 容易 容易
安装方式 气枕式 二次张拉式 一次张拉 一次张拉 一次张拉
价格 较高 一般 一般 PVDF的10-20%

膜结构日常维护膜结构日常维护检查

应定期检查膜结构是否处于正常工作状态。
主要检查项目有:膜材有无较大变形,膜材是否因预张力损失而松弛,膜材是否局部撕裂,
膜材涂层是否剥离,拉索是否松动,油漆是否剥落等。
如果出现以上问题,请通知我们派专业技术人员进行维护。

膜结构日常维护检查

膜材维护

1、每年定期不少于3次检查并清理膜结构顶面上的树叶及堆积杂物,特别是台风天气过后;
2、膜结构表面可以上人,但不能有尖锐物件接触膜材表面,也不能穿鞋在膜材面上走到,以防磨损膜材表面的保护层;
3、每年不少于一次的清洗膜材表面,严禁使用天那水等强去污剂,宜使用相对温和的洗衣粉或洗洁精等稀释后进行清洗,同时严禁使用钢刷子进行表面洗刷,宜用塑料刷子或布条进行清洗,避免损坏膜材表面;
4、膜材属于不燃物体,但遇到明火会被融化,所以应避免在膜材上有烟花、电焊等高温物;
5、膜材有一定的弹性和张拉强度,但应避免高空坠物落到膜结构面上,特别是尖锐的玻璃、铁块、石块、砖块等;
6、膜材面有水后变得非常湿滑,在上面作业必要严格注意安全,扣好安全带,做好安全保护措施;

钢结构维护

1.项目交付使用后,业主不能擅自更改结构,不得拆卸任何螺栓构件,如需要更改请与我公司联系经过受力评估后方可改变;
2.钢结构构件应每年油漆重新保养一次,以延长钢结构房屋整体外观及延长使用年限;
3.业主布置用电照明设备,电线不能直接绑扎在钢构件上,应设线管或线槽隔离安装,以免发生触电。
4.清洗钢结构表面时不能有刮划现象,避免使用漂白成份及含研磨制的洗涤用品、酸性液体进行冲洗,钢丝球,耐磨品都不得使用,用洁净水从上到下冲洗;
5.钢结构后期使用中如出现业主不能自行解决的技术问题,一定要跟我公司联系,千万不可自行改装钢结构的结构;
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