膜结构丨 Inflatable membrane structure
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膜结构(Membrane)20世纪中期发展起来的一种新型建筑结构形式,膜结构车棚是由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。

膜结构是建筑结构中最新发展起来的一种形式,自从1970年代以来, 膜结构在国外已逐渐应用于体育建筑、商场、展览中心、交通服务设施等大跨度建筑中。

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。张拉膜结构则通过柱及钢架支承或钢索张拉成型。

膜材分类

A

A类最好,以玻璃纤维织物为基材涂PTFE(永久膜材)而成;

B

B类次之,以玻璃纤维织物为基材涂PVC而成;

C

C类是三类中最次的,以聚酯(涤纶)织物为基材涂PVC而成。按涂层材料分,有聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚氟乙烯PVF)、聚氯乙烯(PVC)、聚氨酯(PU)、橡胶等,它的寿命因不同的表面涂层而异,一般可达12—50年。

PTFE

PTFE膜材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。这种膜材有较好的焊接性能,有优良的抗紫外线、抗老化性能和阻燃性能。另外,其防污自洁性是所有建筑膜材中最好的,但柔韧性差,施工较困难,成本也十分惊人。在盖格公司领导下,美国的杜邦公司、康宁玻纤公司、贝尔德建筑公司、化纤织布公司共同开发永久性膜材。其加工方法是把玻纤织物多次快速放入特氟隆熔体中,使织物两面皆有均匀的特氟隆涂层,使永久性的PTFE膜正式诞生。此后永久性膜结构正式在美国风行,许多学者对膜结构进行了深入的研究。20年后跟踪检测结果表明,这种膜材的力学性能与化学稳定性指标只下降了20%~30%,颜色也几乎没变,膜的表层光滑,具有弹性,大气中的灰尘、化学物质微粒极难附着与渗透,经雨水冲刷建筑膜可恢复其原有的清洁面层与透光性,这足以显示出PTFE膜材的强大生命力和广阔的市场前景。国外对这种膜材的开发和应用比较成熟,生产厂家也很多,如德国Mehler公司、Verseidag公司,日本Taiyoko-gyo公司、中兴化成工业株式会社、美国Chemfab公司、沙特阿拉伯ObeiKan公司等。

玻纤PVC

这种膜材开发和应用得比较早,通常规定PVC涂层在玻璃纤维织物经纬线交点上的厚度不能少于0.2mm,一般涂层不会太厚,达到使用要求即可。为提高PVC本身耐老化性能,涂层时常常加入一些光、热稳定剂,浅色透明产品宜加一定量的紫外吸收剂,深色产品常加炭黑做稳定剂。另外对PVC的表面处理还有很多方法,可在PVC上层压一层极薄的金属薄膜或喷射铝雾,用云母或石英来防止表面发粘和沾污。

玻纤有机硅树脂

有机硅树脂具有优异的耐高低温、拒水、抗氧化等特点,该膜材具有高的抗拉强度和弹性模量,另外还具有良好的透光性。美国欧文斯克宁公司开发的Vestar膜材就采用这种树脂对玻璃纤维布涂覆而制成的,这种膜材应用的不多,生产厂家也较少。

玻纤合成橡胶

合成橡胶(如丁腈橡胶,氯丁橡胶)韧性好,对阳光、臭氧、热老化稳定,具有突出的耐磨损性、耐化学性和阻燃性,可达到半透明状态,但由于容易发黄,故一般用于深色涂层。膨化PTFE建筑膜材。由膨化PTFE纤维织成的基布两面贴上氟树脂薄膜即得膨化PTFE建筑膜材。由于它的造价太高,一般的建筑考虑到成本和性能两方面,很少选用这种膜材,国外的生产厂家也不多。

ETFE

ETFE(乙烯-四氟乙烯共聚物)生料直接制成。ETFE不仅具有优良的抗冲击性能、电性能、热稳定性和耐化学腐蚀性,而且机械强度高,加工性能好。ETFE材的应用在很多方面可以取代其他产品而表现出强大的优势和市场前景。这种膜材透光性特别好,号称软玻璃,质量轻,只有同等大小玻璃的1%;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℃;可有效的利用自然光,节约能源;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膜可在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更突显自己的优势。生产这种膜材的公司很少,只有ASAHI(日本旭硝子)(AGC)、德国科威尔等少数几家公司可以提供ETFE膜材,这种膜材的研发和应用在国外发达国家也不过十几年的历史。

安装:

1、膜材制作前准备与审核

膜材加工部负责人与项目设设计师必须进行全面的设计交底与沟通,工程部负责人认真领会加工生产要求。

由项目经理编制好《XX项目膜材加工制作工艺流程》,交项目设计技术负责人员签署。

2、膜材加工制作质量控制

1)、对加工机械与设备进行全面检查、检验。

2)、按照《膜材加工制作工艺流程》的要求,认真做好膜材热合强度试验。并交由QC检验合格;

3)、加工班长对参与膜材加工的人员进行严格的培训与技术交底。

4)、下料员对技术交底领会后,再次校对膜材品种、型号、颜色,并熟悉每一片膜材尺寸,准确下料,并做好标记。

5)、按顺序整齐叠放好裁剪的膜材。

6)、加工人员按缝合料,在顺序取缝合前并再次与找形裁剪图进行校对。

7)、加工时严格按照该种膜材规定的热合温度与热合时间进行操作。

8)、QC人员对热合后的半成品、成品进行热合质检,对成品签发检验合格证。

9)、对加工好的膜材进行编号与打包,交物流组发往项目所在工地。

膜材安装:

1、膜材安装前,钢结构的挑梁宜加临时支撑或平衡索,确保钢结构在膜材安装中受力平衡,

2、在膜材安装前,对钢结构在尺寸进行测量复核。

3、膜材在安装时不得划伤,并保持膜材的整洁。

4、灯光或其他热源与膜材保持一定距离,(膜材的表面温度不得大于70℃) 。

5、膜材安装完毕后,应该交付并和甲方申明,应注意维护,这样才能保证膜材的使用的年限。(维护期间,尖锐的利器,明火等应远离膜结构)











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