PTFE建筑膜材是在超細玻璃纖維織物上涂以聚四氟乙烯樹(shù)脂而成的材料。這種膜材有較好的焊接性能,有優(yōu)良的抗紫外線(xiàn)、抗老化性能和阻燃性能。另外,其防污自潔性是所有建筑膜材中最好的,但柔韌性差,施工較困難,成本也十分驚人。其加工方法是把玻纖織物多次快速放入特氟隆熔體中,使織物兩面皆有均勻的特氟隆涂層,使永久性的PTFE膜正式誕生。此后永久性膜結構正式在美國風(fēng)行,許多學(xué)者對膜結構進(jìn)行了深入的研究。20年后跟蹤檢測結果表明,這種膜材的力學(xué)性能與化學(xué)穩定性指標只下降了20%~30%,顏色也幾乎沒(méi)變,膜的表層光滑,具有彈性,大氣中的灰塵、化學(xué)物質(zhì)微粒極難附著(zhù)與滲透,經(jīng)雨水沖刷建筑膜可恢復其原有的清潔面層與透光性,這足以顯示出PTFE膜材的強大生命力和廣闊的市場(chǎng)前景。
(1)PTFE膜材的最大特點(diǎn)是重量輕強度高,它的重量只是傳統建筑材料的一小部分;中等強度的PTFE 膜厚度僅0.8mm,但它的拉伸強度已達到鋼材的水平;
(2)柔韌性好,不同與大多數固體建筑材料, 柔軟的Solus產(chǎn)品可被拉伸成各種動(dòng)態(tài)的弧線(xiàn)形狀,而且彈性模量較低,有利于膜材形成復雜的曲面造型;
(3)可焊接性,每個(gè)織布構架將被焊接起來(lái)成為一體的大頂棚。焊縫的強度會(huì )大于織布本身;
(4)PTFE玻璃纖維涂層具有化學(xué)惰性,防火性能出色,使用溫度范圍廣,能夠在-73℃~232℃的溫度范圍內使用,可以安裝在從寒冷的北極到炎熱的沙漠熱量的氣候中,惡劣的環(huán)境,如霉菌,酸雨等將不對織布表面起作用;
(5)具有獨特的光學(xué)性能,白天入射光線(xiàn)成為自然溫射光,通過(guò)內外表面的均勻透光,就形成了柔和的散射光線(xiàn)防止眩目,無(wú)陰影,光線(xiàn)均勻分布;幾乎沒(méi)有紫外線(xiàn)透過(guò),防止了內部裝飾材料和設備的褪色;夜間高反射性能使得房間具有卓越的照明效果,減少電能消耗,而且可襯托出夜晚中建筑物的宏偉造型;
(6)自潔性好,雨水可沖刷掉表面的附著(zhù)物,使自身能保持整潔干凈;
(7)具有高透光率,透光率為13%,對熱能反射率73%,熱吸收量很少;
(8)使用期限長(cháng),使用壽命在30年以上。
ETFE、PVC和PTEF織物膜材料的部分性能比較
1)ETFE膜材是不含織物的單一的聚酯膜,只有做成氣被注入承壓氣體后才能構成結構承力構件。
2)PVC膜材料和PTFE膜材料是多層功能復合材料,它們的基層由纖維織物構成,故具有較高抗徐變的能力,能夠作為結構材料使用。
3)ETFE膜材料與PVC和PTFE兩種常用織物膜材料的部分性能和參考價(jià)格比較見(jiàn)下表。
聚酯類(lèi)面層PVC膜材料 | PTFE膜材料 | ETFE膜材料 | |
拉強度 經(jīng)向/緯向(kN/m) | 115/102 | 124/100 | 10/12(0.25mm厚) |
可見(jiàn)光的透光率(%) | 10~15 | 10~50 | >95% |
彈性/折痕的恢復能力 | 一般 | 低 | 高 |
膜面自潔性能保持期 | 5~10年 | >20年 | >20年 |
膜材料力學(xué)性能保持期 | 10~15年 | >30年 | >20年 |
目前市場(chǎng)參考價(jià)格(元/m) | 60~120 | 300~800 | 900~1500 |
區分PTFE玻璃纖維膜與傳統玻璃窗的主要因素是其有利的遮陽(yáng)系數。隨著(zhù)照明水平的提高,即使是較涼爽的氣候也可以使用PTFE玻璃纖維膜實(shí)現整體節能。在非常溫暖的氣候條件下,即使是低照明水平,PTFE玻璃纖維膜也比傳統系統節省能源。與傳統的傾斜玻璃系統相比,節省的成本更高。
上海世博會(huì )世博軸膜結構陽(yáng)光谷。位于世博浦東園區的中心區域,南北長(cháng)1045米,東西寬約110米,整體高40多米。作為到達世博主要場(chǎng)館的主入口,它起到了關(guān)鍵的引導交通和人流的作用。世博軸縱向設置了6個(gè)巨型圓錐體井狀采光結構的“陽(yáng)光谷”。世博軸外周設置了31根梭形柱,每根梭形柱至少設置了兩根拉地索。內部還設置了19根桅桿柱,內外柱子之間都通過(guò)高強鋼索相互連接。世博軸膜結構采用Sheerfill I膜,共有69片單元,展開(kāi)面積達68000平方米,最大的單片膜面積為1780平方米,相當于4個(gè)標準籃球場(chǎng),這些在世界建筑史上都是獨樹(shù)一幟的。從美觀(guān)角度考慮,在帽環(huán)處,局部采用雙層膜,整個(gè)建筑像一朵玻璃的喇叭花從地下悄然綻放,晶瑩剔透。該工程是國內最大的全張拉索膜結構工程,創(chuàng )造了膜結構施工的奇跡。
深圳寶安體育場(chǎng)位于深圳市寶安區N14地塊,是2011年世界大學(xué)生運動(dòng)會(huì )的足球場(chǎng)。工程總用地面積為123565㎡,總建筑面積為100491㎡,地下室26625㎡,設計座位40000個(gè),設計使用年限為50年。寶安體育場(chǎng)屋蓋系統采用先進(jìn)的張拉索膜結構,立面柱子交錯布置形成“竹林”效果,既承受屋蓋的重量,又有節節高的寓意。工程完工后,將與周?chē)木G化帶完美結合,輕盈通透,自然大方。屋蓋造型呈馬鞍面并覆蓋白色PTFE膜,類(lèi)似片片“白云”。“竹林”與“白云”的有機結合使整個(gè)建筑顯得非常輕盈通透,無(wú)壓迫感,從而整個(gè)屋蓋看上去猶如一朵巨大的“祥云”升騰于竹林之上。
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