1 艺术材料

材料简介 | INTRODUCTION

膜结构是20世纪中期发展起来的一种新型建筑结构形式，它采用多种高强薄膜材料及加强构件（钢架、钢柱或钢索），通过一定方式使其内部产生预张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。膜材是膜结构工程中所使用的材料，是由高强度的织物基材和聚合物涂层构成的复合材料。涂层对基材起保护作用，并形成膜材的密封性能。
材料性能及特征 | PERFORMANCE & CHARACTER
膜材有许多其他材料所不具有的优势，特点如下：
1.轻质：张力结构自重小，因为它依靠预应力形态而非材料来保持结构的稳定性。
2.透光性：透光性是现代膜结构被广泛认可的特性之一。膜材的透光性可以为建筑提供所需的照度。
3.柔性：膜结构通过变形来适应外荷载。在此过程中荷载作用方向上的膜面曲率半径会减小，直至能更有效抵抗该荷载。
4.雕塑感：张拉膜结构的独特曲面外形使其具有强烈的雕塑感。
5.安全性：轻型结构在地震等水平荷载作用下能保持很好的稳定性。
6.功能：既可用于简单遮阳结构的建筑，也能满足功能复杂的大型建筑等的要求。
7.极具表现力的建筑形态：具有特定功能的建筑都可通过外形塑造表达设计理念，张拉膜结构的独特外形体现了建筑自身的自然美感。
8.抵御天气的影响：膜屋面的一个重要作用就是抵御各种天气变化（如日晒、雨淋、风雪等）对其内部空间的影响，保持建筑物内部的舒适性。
9.可移动性和临时性：与其他结构相比，另一个突出优势是由其构建的轻型结构对环境的影响具有适应性。
产品工艺及分类 | TECHNIC & CATEGORY
1.按照膜材类型分类
（1）PTFE： PTFE膜材料是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，而且不受紫外线的影响。
（2）PVC：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，为解决 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。
（3）ETFE：由ETFE（乙烯-四氟乙烯共聚物）生料直接制成。这种膜材可有效利用自然光，节约能源，还具有良好的声学性能。自清洁功能使表面不易沾污，且雨水冲刷即可带走沾污的少量污物，清洁周期大约为5年。另外，ETFE膜可现成预制成薄膜气泡，方便施工和维修。ETFE也有不足，如外界环境容易损坏材料而造成漏气、维护费用高等。但是随着大型体育馆、游客场所、候机大厅等的建设，ETFE 更能突显自身的优势。
2.按照膜材的施工工艺分类
（1）骨架式膜结构：以钢构或集成材构成屋顶骨架，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，开口部位不易受限制，且经济效益好等，骨架式膜结构广泛适用于任何规模的空间。
（2）张拉式膜结构：由膜材、钢索及支柱构成，利用钢索与支柱在膜材中导入张力以达到安定的形式。除了可实践有创意、美观的造型，也是最能展现膜结构精神的构造之一；大型跨距空间也多采用以钢索与压缩材料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，且具有丰富的表现力，所以造价略高于骨架式膜结构。
（3）充气式膜结构：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，原理就是利用气压来支撑。钢索作为辅助材，无须任何梁、柱支撑，可得更大的空间，施工快捷，经济效益高，但需送风机24h运转，持续运行及机器维护费用的成本较高。


常用参数 | COMMON PARAMETERS
膜结构材料常见参数如下：
1.PTFE膜材使用寿命在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射光，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。
2.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7～15年。
3.ETFE 膜材透光性特别好，质量轻、韧性好、抗拉强度高、不易被撕裂，延展性大于400%；耐候性和耐化学腐蚀性强，熔融温度高达200℃。
（注：以上数据为市场部分厂家产品参数，不同厂家各有差别，仅供参考）
价格区间 | PRICE RANGE
价格便宜，主要是取决于涂料的选取与制作工艺。（注：以上价格仅为市场普通中端产品价格，材料价格根据不同项目、不同品牌，以及定制等多方面原因会有较大浮动，仅供参考）
设计注意事项 | DESIGN KEY POINTS
设计时需要考虑以下要点：
1.预张力的大小及张拉方式。
2.根据控制荷载来确定膜片的大小和索的布置方式。
3.考虑膜面及其固定件的形状以避免积水（雪）。
4.考虑关键节点的设计，以避免应力集中。
5.考虑膜材的运输和吊装。
6.考虑耐久性与防火功能。
（注：施工及安装要点内容仅代表部分厂家做法，供示意参考，不作为通用施工标准及节点做法）
品牌推荐 | BRAND RECOMMENDATION
市场上厂家较多，故不做推荐。
（注：以上推荐的仅为市场少数优秀品牌，供设计者参考学习。同一品牌实际可能涉及多种产品，如需更多详细内容可咨询品牌商顾问）
施工及安装要点 | CONSTRUCTION INTRO
膜材料采用在加工厂加工成片后，运输至现场整体安装的方式。下面介绍膜结构材料的施工。
1.在基础工程或主体结构施工完成后，进行膜支承结构的安装，并完成局部补油漆，进行防火处理等。
2.测量支撑结构及连接节点且与设计值比较，并进行必要的修正；按修正后的形状进行裁剪设计，加工制作膜面。如膜面先于支撑结构完工并已开始制作，应通过其他方案，如更换连接件的规格等来纠正偏差。
3.将加工好的膜成品按施工组织设计的要求折叠、包装，并做好标示，运输至安装现场。
4.清理现场，在地面铺垫保护材料；向工人讲解工序及分工；展开膜面，进行膜面打孔、穿钢索、安装膜角节点板或膜夹板等准备工作；在支承结构上绑扎绳网以临时支撑展开的膜面。
5.准备工作就绪后，吊装机械就位，吊装并临时固定角点。
6.逐步均衡张拉，给膜面施加预张力。
7.对边角及有褶皱的区域进行局部张拉调节，并最终固定膜面及节点；完成雨水系统安装及防水覆盖等。
8.清洗内外膜表面。