淺談空間創新建筑新形式—膜結構
膜結構是20世紀中期發展起來的一種新型建筑結構形式,集建筑學、結構力學、精細化工與材料科學、計算機技術等為一體,具有很高技術含量,有多種高強薄膜材料(PVC或Teflon)及加強構件(鋼架、鋼柱或鋼索)通過一定方式使其內部產生一定的預張應力以形成某種空間形狀,作為覆蓋結構,并能承受一定的外荷載作用的一種空間結構形式。?國家體育場“鳥巢”和國家游泳中心“水立方”,作為膜結構建筑的經典之作,如同站在炫目舞臺上的明星,驚艷動人,光芒四射,讓大家對這種新型建筑嘆為觀止。2010年上海世博會集中,膜結構建筑也繼2008年北京奧運會之后再次得到**體現。?膜結構從結構方式上大致可分為骨架式、張拉式、充氣式膜結構3種形式。按膜材特性又可分為永久性膜結構(膜材是使用年限可超過25年)、半永久性膜結構(膜材使用年限為10-20年)及臨時性膜結構(膜材使用年限為3-8年)。?膜結構所用膜材料由基布和涂層兩部分組成,基布主要采用聚酯纖維和玻璃纖維材料;涂層材料主要為聚氯乙烯和聚四氟乙烯。用于建筑膜結構的膜材,依涂層材不同大致可分為PVC膜與PTEF膜,膜材的正確選定應考慮其建筑的規模大小、用途、形式,使用年限及預算等綜合因素后決定。常用膜結構面料種類:1.PVC膜(PVC-Coated Polyester)PVC膜材在材料及加工上都比PTFE膜便宜,且具有材質柔軟,易施工的優點。但在強度、耐用年限、防火性等性能上較PTFE膜差。PVC膜材是由聚脂纖維織物加上PVC涂層(聚氯乙烯)而成,一般建筑用的膜材,是在PVC涂層材的表面處理上,涂以數micron厚的壓克力樹脂(acrylic),以改善防污性。但是,經過數年之后就會變色、污損、劣化。一般PVC膜的耐用年限,依使用環境不同在5~8年。為了改善PVC膜材的耐侯性,近年來已研發出以氟素系樹脂于PVC涂層材的表面處理上做涂層,以改善其耐侯性及防污性的膜材。2.PVDFPVDF是二氟化樹脂(Polyvinylidene Fluoride)的略稱,在PVC膜表面處理上加以PVDF樹脂涂層的材料稱為PVDF膜。PVDF膜與一般的PVC膜比較,耐用年限改善至10年左右或以上。3.PTFE膜(PTFE Coated Fiberglass)PTFE膜是在超細玻璃纖維織物上,涂以聚四氟乙烯樹脂而成的材料。PTFE膜**的特微就是耐久性、防火性與防污性高。但PTFE膜與PVC膜比較,材料費與加工費高,且柔軟性低,在施工上為避免玻璃纖維被折斷,須有專用治工具與施工技術。(1)耐久性:涂層材的PTFE對酸、鹼等化學物質及紫外線非常安定,不易發生變色或破裂。玻璃纖維在經長期使用后,不會引起強度劣化或張力減低。膜材顏色一般為白色、透光率高,耐久性在25年以上。(2)防火性:PTFE膜符合近所有國家的防火材料試驗合格的特性,可替代其它的屋頂材料做同等的使用用途。(3)防污性:因涂層材為聚四氟乙烯樹脂,表面摩擦系數低,所以不易污染,可藉由雨水洗凈。膜結構特點:1.藝術性膜結構以造型學、色彩學為依托,可結合自然條件及民族風情,根據建筑師的創意建造出傳統建筑難以實現的曲線及造型。2.經濟性對于大跨度空間結構來說,如果采用膜結構,其成本只相當于傳統建筑的二分之一或更少,特別是在建造短期應用的大跨度建筑時,就更為經濟。而且膜結構能夠拆卸,易于搬遷。3.節能性由于膜材本身具有良好的透光率(10-20%),建筑空間白天可以得到自然的漫射光,可以節約大量用于照明的能源。4.自潔性膜材表面加涂的防護涂層(如PVDF、PTFE等),具有耐高溫的特點,而且本身不發粘,這樣落到膜材表面的灰塵可以靠雨水的自然沖洗而達到自潔的效果。5.大跨度無遮擋的可視空間可視空間強,跨度大,無遮擋。