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膜材介绍
INTRODUCTION TO MEMBRANE MATERIALS
膜材介绍：
膜结构（Membrane）是20世纪中期发展起来的一种新型建筑结构形式，是由多种高强薄膜材料（PVC或Teflon）及加强构件（钢架、钢柱或钢索）通过一定方式使其内部产生一 定的预张应力以形成某种空间形状，作为覆盖结构，并能承受一定的外荷载作用的一种空间结构形式。膜结构可分为充气膜结构和张拉膜结构两大类。充气膜结构是靠室内不断充气，使室内外产生一定压力差（一般在10㎜～30㎜水柱之间）,室内外的压力差使屋盖膜布受到一定的向上的浮力，从而实现较大的跨度。张拉摸结构则通过柱及钢架支承或钢索张拉成型，其造型非常优美灵活。
组成部分：
膜结构所用膜材料由基布和涂层两部分组成。基布主要采用聚酯纤维和玻璃纤维材料；涂层材料主要聚氯乙烯和聚四氟乙烯。常用膜材为聚酯纤维覆聚氯乙烯（PVC）和玻璃纤维覆聚聚四氟乙烯（Teflon）。PVC材料的主要特点是强度低、弹性大、易老化、自洁性差，但价格便宜，容易加工制作，色彩丰富，抗折叠性能好。为改善其性能，可在其表面涂一层聚四氟乙烯涂层，提高其抗老化和自洁能力，其寿命可达到15年左右。Teflon材料强度高、弹性模量大、自洁、耐久耐火等性能好，但它价格较贵，不易折叠，对裁剪制作精度要求较高，寿命一般在30年以上，适用于永久建筑。
相关特点：

用于膜结构中的高强度柔韧薄膜称膜材，它是一种耐久用、高强度的涂层织物，由织物和涂层复合而成，具有质地柔韧、厚度小、重量轻、透光性好的特点。对自然光吸收和透射能力、阻燃，具有良好的耐久、防火、气密等特性；表面经过氟素处理或二氧化钛处理的膜材料抗老化性能好，具有较高的自清洁性能。

1、适合覆盖大跨度空间

膜结构中所使用的膜材料每平方壹公斤左右，由于自重轻，加上钢索、钢结构高强度材料的采用，与受力体系简洁合理——力大部分以轴力传递，故使膜结构适合跨越大空间而形成开阔的无柱大跨度结构体系。

2、防火性与抗震性

膜结构建筑所采用的膜材具有阻燃性和耐高温性，故能很好的满足防火要求。由于结构自重轻，又为柔性结构且有较大变形能力，故抗震性能好。工期短：膜材裁剪。拼合成型及骨架的钢结构、钢索均在工厂加工制作，现场只需组装，施工简便，故施工周期比传统建筑短。

优点：

1、自清洁性：自始至终保持洁白美丽

2、透光性：充满自然光的明快空间

3、大跨度：无柱空间

4、轻量结构：抗灾、救灾威力大

5、舒适空间：自由的造型多用途

6、积雪对策：膜结构房顶有利于自动滑雪

7、防火性和耐久性：理想的建筑用膜材料

结构划分：

从结构上分可分为：骨架式膜结构，张拉式膜结构，充气式膜结构3种形式

1、骨架式膜结构（Frame Supported Structure）

以钢构或是集成材构成的屋顶骨架，在其上方张拉膜材的构造形式，下部支撑结构安定性高，因屋顶造型比较单纯，开口部不易受限制，且经济效益高等特点，广泛适用于任何大、小规模的空间。

2、张拉式膜结构（Tension Suspension Structure）

以膜材、钢索及支柱构成，利用钢索与支柱在膜材中导入张力以达安定的形式。除了可实践具创意，创新且美观的造型外，也是最能展现膜结构精神的构造形式。近年来，大型跨距空间也多采用以钢索与压缩材构成钢索网来支撑上部膜材的形式。因施工精度要求高，结构性能强，且具丰富的表现力，所以造价略高于骨架式膜结构。

3、充气式膜结构（Pneumatic Structure）

充气式膜结构是将膜材固定于屋顶结构周边，利用送风系统让室内气压上升到一定压力后，使屋顶内外产生压力差，以抵抗外力，因利用气压来支撑，及钢索作为辅助材，无需任何梁、柱支撑，可得更大的空间，施工快捷，经济效益高，但需维持进行24小时送风机运转，在持续运行及机器维护费用的成本上较高。

膜材料分类：

用于膜结构建筑中的膜材料种类繁多，且不同的国家对膜材料的要求也不尽相同。但按材质的不同可分为PTFE类和ETPE和PVC类三大类。

一、PTFE永久膜

PTFE永久膜当今膜结构建筑领域的首选材料，PTFE膜材料商品名叫特氟隆（Teflon），是在玻璃纤维布基上敷聚四氟乙烯树脂（Poly Tetra Fluoro Ethylene ，简写PTFE）。

1、该类材料为不燃材料，耐火等级A1级。

2、透光率8~18%之间，具有高透光性，并且透过膜材料的光线是自然散漫光，不会产生阴影，也不会发生眩光。

3、永久性性膜材，使用年限30年以上。对太阳能的反射率高，所以热吸收量很少。即使在夏季炎热的日光的照射下室内也不会受太大影响。正是因为这种划时代性的膜材料的发明，才使膜结构建筑从人们想象中的帐篷或临时性建筑发展成现代化的永久性建筑。

4、高度严格的加工工艺和施工规程，厚度在0.6~1.2mm，强度一般在3500~9000N/5cm之间。

二、PVC准永久膜

PVC膜材料的特点：

PVC高强聚酯纤维或者聚胺纤维布基上敷聚氯乙烯树脂（Poly Vinyl Chlorid ，简写PVC），为了解决PVC膜材料的自洁性问题，通常在PVC涂层上再涂上PVDF（聚偏氟乙酸树脂）称为PVDF膜材料，另一种涂有Tio2（二氧化钛）的PVC膜材料，具有极高的自洁性。

1、准永久性膜材，使用年限20年以上。

2、该类材料为阻燃材料，耐火等级B1级。

3、厚度在0.6~1.2mm；透光率在6~12%之间；强度一般在3500~9000N/5cm之间。

4、高度严格的加工工艺和施工规程。

三、ETFE透明膜

ETFE（EthyleneTeraFluoEthylene，简写ETFE）无布基，乙烯-四氟乙烯共聚物，一般作成双层或者三层气垫结构。

1、耐擦伤性、耐磨性、耐高温、耐腐蚀，绝缘性、高安全性材料。

2、超轻重量：膜材薄轻。抗震性强，施工便利，厚度在12~500um。

3、准永久性膜材，使用年限20年以上：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。

4、柔性高：破断伸长率达300%以上。透光率在95%以上。

5、高安全性：阻燃材料，熔后收缩但无滴落物，耐火等级B1级。如遇火灾其危害性较小，冰雹气候，即使玻璃碎了，ETFE也仅留下小小凹痕。表面非常光滑，极佳自洁性能，灰尘、污迹随雨水冲刷而除去。