膜结构,膜工程

膜结构建筑造型丰富性能卓越

　　现在，一种类似帐篷、充满柔性的建筑越来越多地出现在城市广场、大型公园和街边景点，其丰富的造型、优美的曲线吸引了大众的目光，这就是被誉为21世纪建筑的膜结构。

　　膜结构是一种特殊的现代建筑结构，它是以高强度柔韧性薄膜材料与张拉体系相结合，形成的具有一定刚度的空间结构体，是集建筑学、结构力学、精细化工与材料科学为一体的高科技工程，广泛应用于体育健身设施、文化娱乐设施、交通运输设施、工农业建筑及标志性建筑中。在发达国家，膜结构应用已有50多年的历史，发展势头强劲；在我国，其理论和实践才刚刚起步。

　　膜结构建筑中最常用的膜材料是PTFE膜材料和PVC膜材料。PTFE膜材料是指在用极细的玻璃纤维编织成的基布上涂抹PTFE（聚四氟乙烯）树脂而形成的复合材料，其特点是：强度高、耐久性好、防火阻燃、自洁性好，而且不受紫外光的影响，使用寿命在20年以上；具有高透光性，透光率为13％，而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；对太阳能的反射率为73％，因而吸收热量少，即使在夏季太阳暴晒的情况下，建筑内部也不会受太大影响。PVC 膜材料是在聚酯纤维编织的基布上涂抹PVC（聚氯乙烯）树脂而形成的复合材料，PVC膜材料的强度及防火性与PTFE 相比具有一定差距，使用年限一般在7到15年。为了解决PVC膜材料的自洁性问题，通常在PVC 涂层上再涂抹PVDF（聚偏氟乙烯）形成PVDF 膜材料。

　　根据结构形式的不同，膜结构可分为3类：骨架式膜结构、充气式膜结构和张拉式膜结构。骨架式膜结构是在钢架或其他材料的骨架上铺装膜材料，由此构成屋顶或外墙壁的构造形式。造型包括平面形，单曲面形，和以鞍形为代表的双曲线形。充气式膜结构是向由膜结构构成的室内充入空气，并保持室内空气的压力始终大于室外空气压力，由此使膜材料处于张力状态来抵抗负载及外力的构造形式，分单层结构和双层结构两种形式。张拉式膜结构是通过拉索将膜材料张拉于结构上而形成的构造形式，膜表面通过自身曲率变化达到内外力平衡。

膜结构建筑除能满足传统的一般功能要求外，还具有如下显著优势：

　　一、经济。膜结构建筑的造价仅为传统建筑造价的1／3至1／2 ，张拉结构的造价根据不同的跨度和设计方案差异较大，但与传统建筑方式相比，其价格效益比都非常明显。同时，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，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果。

　　二、工期短。膜结构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。与传统建筑方式相比，膜结构建筑的施工周期至少可缩短一半，一般项目可在两个月内竣工，施工期间不影响其他工程的施工进度。

　　三、跨度大。膜结构建筑中使用的膜材料很轻，每平方米的重量只有1公斤左右，因此膜结构可以从根本上克服传统结构在大跨度（无支撑）建筑上实施所遇到的困难，并能创造开阔的无遮挡可视空间，有效增加空间使用面积。目前膜结构建筑的最大跨度已超过200米。

　　四、造型独特，呈现富于变幻、新奇诱人的视觉效果，其运用范围不仅限于体育或展览建筑，还向房屋及景观建筑等各个方面扩展。膜结构工程规模可大可小，有街头小品，也有候机大厅、体育场；寿命可长可短，可以是临时性展篷，也可以是30年以上的长期建筑；色彩可素可花，膜材料像布一样可以染成各种花色，尤其是膜材料的半透明性能，使夜空中的膜建筑在灯光照射下，呈现出梦幻般的色彩。

　　五、自洁性：膜结构建筑中采用具有防护涂层的膜材料，因此具有良好的自洁效果，可利用雨水的自然冲刷进行建筑物的外观清洁，同时也确保了建筑的使用寿命。另外，膜结构还具有便于运输、易更新及不易积雪等优点。