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  1970年日本大阪萬國(guó)博覽會(huì)上的美國(guó)館和富士館均采用了膜結(jié)構(gòu)建筑，在建筑行業(yè)引起了不小的轟動(dòng)。在隨后的幾十年，建筑膜結(jié)構(gòu)得到了迅猛的發(fā)展。

  膜結(jié)構(gòu)大部分由鋼材和索構(gòu)成，另外與結(jié)構(gòu)相結(jié)合的膜材也逐漸走向功能化、智能化。

  膜材具有造型輕巧自由、美觀、透光、節(jié)能、環(huán)保、優(yōu)良的阻燃性能、防污自潔性能、安全、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。

  基于這些優(yōu)點(diǎn)，建筑膜材脫穎而出，膜結(jié)構(gòu)被稱為“21世紀(jì)的建筑”，應(yīng)用于大型體育場(chǎng)館、入口廊道、購物場(chǎng)、娛樂場(chǎng)、停車場(chǎng)、展覽會(huì)場(chǎng)、植物觀光園等建筑。

膜結(jié)構(gòu)建筑中最常用的膜材料

1.PTFE膜材料

  PTFE膜材料是指在用極細(xì)的玻璃纖維編織成的基布上涂抹PTFE（聚四氟乙烯）樹脂而形成的復(fù)合材料。

  其特點(diǎn)是：強(qiáng)度高、耐久性好、防火阻燃、自潔性好，而且不受紫外光的影響，使用壽命在20年以上；具有高透光性，透光率為13％，而且透過膜材料的光線是自然散漫光，不會(huì)產(chǎn)生陰影，也不會(huì)發(fā)生眩光；對(duì)太陽能的反射率為73％，因而吸收熱量少，即使在夏季太陽暴曬的情況下，建筑內(nèi)部也不會(huì)受太大影響。

  目前國(guó)外對(duì)這種膜材的開發(fā)和應(yīng)用比較成熟，生產(chǎn)廠家也很多，如德國(guó)Mehler公司、Verseidag公司，日本Taiyoko-gyo公司、中興化成工業(yè)株式會(huì)社、美國(guó)Chemfab公司、沙特阿拉伯ObeiKan公司等。

上海八萬人體育場(chǎng)

  上海體育場(chǎng)看臺(tái)罩篷的膜材料為進(jìn)口玻璃纖維織物涂敷聚四氟乙烯涂層（PTFE）材料，為組合式膜結(jié)構(gòu)體系。

  這是膜結(jié)構(gòu)首次在我國(guó)應(yīng)用于大型永久性建筑，標(biāo)志著膜結(jié)構(gòu)建筑作為一種新的建筑結(jié)構(gòu)被我國(guó)各界人士的認(rèn)可，拉開了膜結(jié)構(gòu)建筑在我國(guó)廣泛應(yīng)用的帷幕。

2.PVC膜材料

  PVC 膜材料是在聚酯纖維編織的基布上涂抹PVC（聚氯乙烯）樹脂而形成的復(fù)合材料，PVC膜材料的強(qiáng)度及防火性與PTFE 相比具有一定差距，使用年限一般在7到15年。

  為了解決PVC膜材料的自潔性問題，通常在PVC 涂層上再涂抹PVDF（聚偏氟乙烯）形成PVDF膜材料。

倫敦碗

  倫敦奧林匹克體育場(chǎng)在奧運(yùn)和殘奧期間是8萬座位的體育場(chǎng)，賽后轉(zhuǎn)換成一個(gè)2.5萬座位的體育場(chǎng)。

  人字形柱支承外壓縮環(huán)桁架，內(nèi)張力環(huán)采用索，其間輻射布置雙層徑向索形成索網(wǎng)，上覆112片PVC膜材張緊形成罩蓬，是典型的索系支承式膜結(jié)構(gòu)。

  該場(chǎng)館對(duì)于資源的高效利用是屬于重量級(jí)的，比其它體育場(chǎng)減用了75%的鋼材。

3.ETFE建筑膜材

  ETFE建筑膜材由ETFE（乙烯-四氟乙烯共聚物）生料直接制成。ETFE不僅具有優(yōu)良的抗沖擊性能、電性能、熱穩(wěn)定性和耐化學(xué)腐蝕性，而且機(jī)械強(qiáng)度高，加工性能好。

  近年來，ETFE膜材的應(yīng)用在很多方面可以取代其他產(chǎn)品而表現(xiàn)出強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)和市場(chǎng)前景。

  這種膜材透光性特別好，號(hào)稱“軟玻璃”，質(zhì)量輕，只有同等大小玻璃的1%；韌性好、抗拉強(qiáng)度高、不易被撕裂，延展性大于400%；耐候性和耐化學(xué)腐蝕性強(qiáng)，熔融溫度高達(dá)200℃；可有效的利用自然光，節(jié)約能源；良好的聲學(xué)性能。

  自清潔功能使表面不易沾污，且雨水沖刷即可帶走沾污的少量污物，清潔周期大約為5年。

  另外，ETFE膜可在現(xiàn)成預(yù)制成薄膜氣泡，方便施工和維修。

  ETFE也有不足，如外界環(huán)境容易損壞材料而造成漏氣，維護(hù)費(fèi)用高等，但是隨著大型體育館、游客場(chǎng)所、候機(jī)大廳等的建設(shè)，ETFE更突顯自己的優(yōu)勢(shì)。

  目前生產(chǎn)這種膜材的公司很少，只有ASAHIGLASS（AGC）、日本旭硝子、德國(guó)科威爾等少數(shù)幾家公司可以提供ETFE膜材，這種膜材的研發(fā)和應(yīng)用在國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家也不過十幾年的歷史。

鳥巢

  北京奧運(yùn)會(huì)場(chǎng)館“鳥巢”和“水立方”膜結(jié)構(gòu)采用ETFE膜材，是目前國(guó)內(nèi)最大的ETFE膜材結(jié)構(gòu)建筑，膜材采用進(jìn)口產(chǎn)品。“鳥巢”采用雙層膜結(jié)構(gòu)，外層用ETFE防雨雪防紫外線，內(nèi)層用PTFE達(dá)到保溫、防結(jié)露、隔音和光效的目的。

  “水立方”采用雙層ETFE充氣膜結(jié)構(gòu)，共1437塊氣枕，每一塊都好像一個(gè)“水泡泡”，氣枕可以通過控制充氣量的多少，對(duì)遮光度和透光性進(jìn)行調(diào)節(jié)，有效地利用自然光，節(jié)省能源，并且具有良好的保溫隔熱、消除回聲功能。

水立方

建筑膜結(jié)構(gòu)分類

1.骨架式膜結(jié)構(gòu)

  骨架式膜結(jié)構(gòu)是在鋼架或其他材料的骨架上鋪裝膜材料，由此構(gòu)成屋頂或外墻壁的構(gòu)造形式。造型包括平面形，單曲面形，和以鞍形為代表的雙曲線形。

  弗雷·奧托可能是世界上最早采用支撐膜結(jié)構(gòu)來構(gòu)建大空間的建筑師，他設(shè)計(jì)的德國(guó)館是用高強(qiáng)度的金屬索與用高分子聚合材料做成的薄膜一起組合起來的具有足夠大的空間的建筑。

慕尼黑奧運(yùn)會(huì)體育場(chǎng)

  正是德國(guó)館的成功啟發(fā)了對(duì)1972年慕尼黑奧運(yùn)會(huì)體育場(chǎng)的結(jié)構(gòu)和建筑造型的設(shè)計(jì)。

  這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)潔，便于組裝和拆卸，與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)比起來有相對(duì)低廉的造價(jià)。它的屋面用特種柔性化學(xué)材料敷貼，呈半透明狀。

2.充氣式膜結(jié)構(gòu)

  充氣式膜結(jié)構(gòu)是向由膜結(jié)構(gòu)構(gòu)成的室內(nèi)充入空氣，并保持室內(nèi)空氣的壓力始終大于室外空氣壓力，由此使膜材料處于張力狀態(tài)來抵抗負(fù)載及外力的構(gòu)造形式，分單層結(jié)構(gòu)和雙層結(jié)構(gòu)兩種形式。

  這種膜結(jié)構(gòu)可以從根本上克服傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)在大跨度（無支撐）建筑上實(shí)現(xiàn)時(shí)所遇到的困難，可創(chuàng)造巨大的無遮擋的可視空間。

  其造型自由輕巧、阻燃、制作簡(jiǎn)易、安裝快捷、節(jié)能、易于、使用安全等優(yōu)點(diǎn)，因而使它在世界各地受到廣泛應(yīng)用。

  另外值得一提的是，在陽光的照射下，由膜覆蓋的建筑物內(nèi)部充滿自然漫射光，無強(qiáng)反差的著光面與陰影的區(qū)分，室內(nèi)的空間視覺環(huán)境開闊和諧。夜晚，建筑物內(nèi)的燈光透過屋蓋的膜照亮夜空，建筑物的體型顯現(xiàn)出夢(mèng)幻般的效果。

  這種結(jié)構(gòu)形式特別適用于大型體育場(chǎng)館、入口廊道、小品、公眾休閑娛樂廣場(chǎng)、展覽會(huì)場(chǎng)、購物中心等領(lǐng)域。

國(guó)家大劇院

3.張拉式膜結(jié)構(gòu)

  張拉式膜結(jié)構(gòu)是通過拉索將膜材料張拉于結(jié)構(gòu)上而形成的構(gòu)造形式，膜表面通過自身曲率變化達(dá)到內(nèi)外力平衡。

  張拉膜結(jié)構(gòu)特別適合用來建造城市標(biāo)志性建筑的屋頂，如體育與娛樂性場(chǎng)館，需有廣告效應(yīng)的商場(chǎng)、餐廳等。

柏林奧林匹克體育場(chǎng)

  柏林奧林匹克體育場(chǎng)屋面的懸挑采用鋼結(jié)構(gòu)，鋼構(gòu)件上下覆膜。主支承結(jié)構(gòu)的鋼桁架在半透明的膜下的隱約可見，桁架結(jié)構(gòu)長(zhǎng)68米。輕質(zhì)的屋頂內(nèi)部以20個(gè)傾斜的鋼柱支撐， 直徑僅有25 cm的鋼柱有效的保證了看臺(tái)的觀賞視野不受干擾。

膜結(jié)構(gòu)建筑的優(yōu)勢(shì)

1、經(jīng)濟(jì)

  膜結(jié)構(gòu)建筑的造價(jià)僅為傳統(tǒng)建筑造價(jià)的1/3至1/2 ，張拉結(jié)構(gòu)的造價(jià)根據(jù)不同的跨度和設(shè)計(jì)方案差異較大，但與傳統(tǒng)建筑方式相比，其價(jià)格效益比都非常明顯。

  同時(shí)，由于膜材具有一定的透光率，白天可減少照明強(qiáng)度和時(shí)間，能很好地節(jié)約能源，夜間彩燈透射形成的絢爛景觀也能達(dá)到很好的廣告宣傳效果。

2、工期短

  膜結(jié)構(gòu)建筑工程中所有加工和制作均在工廠內(nèi)完成，可減少現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)間，避免出現(xiàn)施工交叉。

  與傳統(tǒng)建筑方式相比，膜結(jié)構(gòu)建筑的施工周期至少可縮短一半，一般項(xiàng)目可在兩個(gè)月內(nèi)竣工，施工期間不影響其他工程的施工進(jìn)度。

3、跨度大

  膜結(jié)構(gòu)建筑中使用的膜材料很輕，每平方米的重量只有1公斤左右，因此膜結(jié)構(gòu)可以從根本上克服傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)在大跨度（無支撐）建筑上實(shí)施所遇到的困難，并能創(chuàng)造開闊的無遮擋可視空間，有效增加空間使用面積。

  目前膜結(jié)構(gòu)建筑的跨度已超過200米。

4、造型獨(dú)特

  呈現(xiàn)富于變幻、新奇誘人的視覺效果，其運(yùn)用范圍不僅限于體育或展覽建筑，還向房屋及景觀建筑等各個(gè)方面擴(kuò)展。

  膜結(jié)構(gòu)工程規(guī)?？纱罂尚。薪诸^小品，也有候機(jī)大廳、體育場(chǎng)；壽命可長(zhǎng)可短，可以是臨時(shí)性帳篷，也可以是30年以上的長(zhǎng)期建筑；色彩可素可花，膜材料像布一樣可以染成各種花色，尤其是膜材料的半透明性能，使夜空中的膜建筑在燈光照射下，呈現(xiàn)出夢(mèng)幻般的色彩。

5、自潔性

  膜結(jié)構(gòu)建筑中采用具有防護(hù)涂層的膜材料，因此具有良好的自潔效果，可利用雨水的自然沖刷進(jìn)行建筑物的外觀清潔，同時(shí)也確保了建筑的使用壽命。

  另外，膜結(jié)構(gòu)還具有便于運(yùn)輸、易更新及不易積雪等優(yōu)點(diǎn)。

  以上就是建筑膜結(jié)構(gòu)材料的相關(guān)介紹，如果大家想要了解更多的膜結(jié)構(gòu)工程案例，可以點(diǎn)擊文字進(jìn)行了解哦。