浅谈空间创新建筑新形式—膜结构

膜结构是20世纪中期发展起来的一种新型建筑结构形式，集建筑学、结构力学、精细化工与材料科学、计算机技术等为一体，具有很高技术含量，有多种高强薄膜材料(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。

 

国家体育场“鸟巢”和国家游泳中心“水立方”，作为膜结构建筑的经典之作，如同站在炫目舞台上的明星，惊艳动人，光芒四射，让大家对这种新型建筑叹为观止。2010年上海世博会集中，膜结构建筑也继2008年北京奥运会之后再次得到完美体现。

 

膜结构从结构方式上大致可分为骨架式、张拉式、充气式膜结构3种形式。按膜材特性又可分为永久性膜结构（膜材是使用年限可超过25年）、半永久性膜结构（膜材使用年限为10-20年）及临时性膜结构（膜材使用年限为3-8年）。

 

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；涂层材料主要为聚氯乙烯和聚四氟乙烯。用于建筑膜结构的膜材，依涂层材不同大致可分为PVC膜与PTEF膜，膜材的正确选定应考虑其建筑的规模大小、用途、形式，使用年限及预算等综合因素后决定。

常用膜结构面料种类:

1.PVC膜（PVC-Coated Polyester）

PVC膜材在材料及加工上都比PTFE膜便宜，且具有材质柔软，易施工的优点。但在强度、耐用年限、防火性等性能上较PTFE膜差。PVC膜材是由聚脂纤维织物加上PVC涂层（聚氯乙烯）而成，一般建筑用的膜材，是在PVC涂层材的表面处理上，涂以数micron厚的压克力树脂(acrylic)，以改善防污性。但是，经过数年之后就会变色、污损、劣化。一般PVC膜的耐用年限，依使用环境不同在5~8年。为了改善PVC膜材的耐侯性，近年来已研发出以氟素系树脂于PVC涂层材的表面处理上做涂层,以改善其耐侯性及防污性的膜材。

 

2.PVDF

PVDF是二氟化树脂（Polyvinylidene Fluoride）的略称，在PVC膜表面处理上加以PVDF树脂涂层的材料称为PVDF膜。PVDF膜与一般的PVC膜比较，耐用年限改善至10年左右或以上。

 

3.PTFE膜（PTFE Coated Fiberglass）

PTFE膜是在超细玻璃纤维织物上，涂以聚四氟乙烯树脂而成的材料。PTFE膜最大的特微就是耐久性、防火性与防污性高。但PTFE膜与PVC膜比较，材料费与加工费高，且柔软性低，在施工上为避免玻璃纤维被折断，须有专用治工具与施工技术。

（1）耐久性：涂层材的PTFE对酸、硷等化学物质及紫外线非常安定，不易发生变色或破裂。玻璃纤维在经长期使用后，不会引起强度劣化或张力减低。膜材颜色一般为白色、透光率高，耐久性在25年以上。

（2）防火性：PTFE膜符合近所有国家的防火材料试验合格的特性，可替代其它的屋顶材料做同等的使用用途。

（3）防污性：因涂层材为聚四氟乙烯树脂，表面摩擦系数低，所以不易污染，可藉由雨水洗净。

膜结构特点：

1.艺术性

膜结构以造型学、色彩学为依托，可结合自然条件及民族风情，根据建筑师的创意建造出传统建筑难以实现的曲线及造型。

 

2.经济性

对于大跨度空间结构来说，如果采用膜结构，其成本只相当于传统建筑的二分之一或更少，特别是在建造短期应用的大跨度建筑时，就更为经济。而且膜结构能够拆卸，易于搬迁。

 

3.节能性

由于膜材本身具有良好的透光率（10-20%），建筑空间白天可以得到自然的漫射光，可以节约大量用于照明的能源。

 

4.自洁性

膜材表面加涂的防护涂层（如PVDF、PTFE等），具有耐高温的特点，而且本身不发粘，这样落到膜材表面的灰尘可以靠雨水的自然冲洗而达到自洁的效果。

 

5.大跨度无遮挡的可视空间

可视空间强，跨度大，无遮挡。

 

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