二、膜结构幕墙的膜材
膜结构和膜结构幕墙的发展依赖于膜村的技术革命和技术发展。从历史上来看,材料技术的革命为建筑学带来越来越多的创意,也带来无穷无尽的高要求。从现代主义到后现代主义,再到解构主义建筑理论,甚至所谓混沌理论,无不例外地要求材料革命,而每次材料革命又给建筑学添上更多的新创作语汇。从建筑色彩学来看,透过
建筑立面的颜色或本色看室内的颜色,从亮到暗或从暗到亮,建筑师可根据层次深浅布局,色彩的冷暖安排,昼夜光源方向的异同,获得自己想得到的建筑光学色彩效果。从建筑美学来看,随着人们对建筑美的认识和把握,从不同角度推进了建筑的创造和发展。良好的环境能激发人的美感,良好的环境亦能给人们认同感、亲切感、指认感、文化性和适应性等不同的心理感受。材料技术的进步可以刺激建筑创作艺术中的异端精神,往往可以把这种异端不合理的设计,通过使用
新材料后变为合理化。采用更新的施工方法,可以实现这种异端构想。从建筑学角度,解构主义的松散、无序、错位、奇险、偶然等均可在材料科学进步中,得到良好的营养,渗透到建筑文化中去,出现百花齐放、巧夺天工的伟大奇迹。膜结构、膜结构幕墙、膜结构屋顶正是如此。ETFE是高
强度箔片膜材,近年在建筑幕墙和屋顶较多采用,是由氟
塑料制造的,它也可和织物膜材一样施加预拉力,它有很高的
透光率、自洁性和防
老化性,ETFE的化学名为乙烯-四氟乙烯共聚物。其化学结构如下:
ETFE膜材的厚度通常小于0.20mm,是一种
透明膜材(图15)。ETFE膜材常做成气垫应用于膜结构中。最早的ETFE工程已有20余年的历史,而最著名的要数英国的伊甸园。
ETFE是一种含氟高分子(fluoropolymer)热塑型(thermosplastic)材料,与PTFE和FEP相近的电气特性与抗化学性,加工性及机械性都有大幅改善,
机械强度高;低摩擦,
耐候性、
耐热性、耐燃性好;几乎对所有的化学品不反应;直接曝露于阳光、雨水或废气中没有损耗或
变形,长时间曝露于户外特性并无改变 。
ETFE膜是透明建筑幕墙和建筑屋顶中品质优越的替代材料,该膜是由人工高强度氟
聚合物(ETFE)制成,其特有抗粘着表面使其具有高抗污,易清洗的特点。通常雨水即可清除主要污垢。ETFE膜使用寿命至少为25~35年,是用于永久性多层可移动屋顶结构的理想材料。该膜材料多用于
跨距为4米的两层或三层充气支撑结构,也可根据特殊工程的几何和气候条件,增大膜跨距。膜长度以易安装为标准,一般为15~30m。小跨度的单层结构也可用较小规格。ETFE膜达到B1、DIN4102
防火等级标准,燃烧时也不会滴落。且该膜质量很轻,每平方米只有0.15~0.35kg。这种特点使其即使在由于烟、火引起的膜融化情况下也具有相当的优势。根据位置和表面印刷的情况,ETFE膜的透光率可高达95%。该材料不阻挡紫外线等光的透射,以保证建筑内部自然光线。通过表面印刷,该材料的半
透明度可进一步降低到50%。根据几何条件及膜的层数,其K值可高达2.0W/m²K。耗能指数以一个三层印刷的膜为例可达到0.77。由于其优秀品质,ETFE膜几乎不需日常保养。可对其由于机械损坏的屋顶进行简单检查(一年一次为宜),并根据需要就地维修。 ETFE膜完全为可再循环利用材料,可再次利用生产新的膜材料,或者分离杂质后生产其它ETFE产品。
薄膜的种类和特征
ETFE膜为现代建筑幕墙和屋顶提供了一个崭新的面材。由这种膜材制成的屋面和墙体,质量轻,只有同等大小的玻璃质量的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℃,并且不会自燃,可以加工成任何尺寸和形状,可满足大跨度要求,节省了中间支撑结构,可以设计出简洁高雅的结构;作为一种充气后使用的材料,它可以通过控制充气量的多少,对遮光度和透光性进行调节,有效地利用自然光,节省能源;在提供了良好的
透光度的同时,也兼有保温
隔热性能;质量轻,可以根据需要满足通风透气、自然
采光的需求;不仅如此,这种膜还具有良好的声学性能,可有效消除回声避免了玻璃层顶产生的噪音;具有的自清洁功能,使灰尘不易附在其表面。这种材料另外的一大优点就是可在现场预制成薄膜气泡,方便施工和维修;成本合理,覆盖层加上结构的费用可能只有玻璃的2/3,而使用寿命长达25~30年。 近年来,由ETFE制成的膜材料替代传统的玻璃和其它高分子
采光板用于大型建筑物的屋面或墙体,显示出无可比拟的优势。
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