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·单层张拉膜结构的建筑适用性

单层张拉膜结构的特点在于透光率好,传热系数大,隔声性能差。在现在这个时代,人们越来越强调建筑的舒适性及节能环保的特性,单层张拉膜结构适用性受到多方面的限制与约束。

从共性上看,单层张拉膜结构面密度小,具有一定透光性,用于替换建筑围护结构非常有益,可以大大减少支撑结构的体积与重量,在开敞大跨度建筑中有不可替代的优势,如候车厅、候机厅及体育馆等。而膜结构独特的轻盈纤细的造型特点使其用于景观与小品建筑非常合适。同时膜结构施工简便,易于替换,具有较好的遮风避雨作用,非常适合用于建筑雨篷,临时性遮阳避雨设施比如室外商场、临时展览。特别是夏热冬冷地区、夏热冬暖地区及气候温和地区公共场所室外区域半室外区域起到遮阳、避雨作用。其良好的施工性能和回收利用性能使其在临时性建筑中的应用有着不可替代的地位,如自1967年蒙特利尔世博会德国馆第一次使用膜结构之后,膜结构在世博会中的使用逐年增加,这种材料独特的造型能力及施工性能在这种强调观赏性的临时性展览建筑中收到了广泛的欢迎。当然,单层张拉膜结构的不适用性也较为明显,其保温隔热性能及蓄热性能较差,一般在有较高温湿度舒适性要求的封闭建筑中并不适用,特别是非气候温和地区;其隔声吸声性能较差,不适合用于对声音要求较高的建筑;其易受破坏的特点使其在安全性要求高的建筑中也不适用。

从差异性上看,单层ETFE膜、PTFE膜及PVC膜在适用性方面都有其各自的特点,下面分别对各种膜材料的适用性进行分析。

首先是ETFE膜,从耐久性的角度看,据预测ETFE膜耐久性很好,加之其造价较高更适用于永久性建筑;从透光率的角度看,ETFE膜的透光性极好与玻璃接近,而其使用质量小,透明ETFE膜是透明玻璃幕墙和建筑天窗的优越替代材料,但是ETFE膜的缺陷也与玻璃类似,透明度及透光率过高,容易造成眩光,导致紫外线破坏,在使用中一般与其他种类的膜材配合使用或者通过多层膜叠加或表面处理达到很好的遮阳性及透光性。从回收利用的角度而言,ETFE膜的回收利用在膜结构中最易实现,是膜结构建筑节能环保的最佳选择;从结构形式的角度,ETFE膜没有基层,徐变较大,在大跨度建筑中不宜使用单层,一般以气囊式充气膜形式使用,为了保持形态,需要保持特定压力持续补充气体,维护费用较高,目前在建筑中使用并不多;从加工难易程度看,ETFE膜加工较难。其材料性能还有待发展,其应用方式与方法也有待开发。

其次是PTFE膜,PTFE膜是迄今为止已证明的耐久性最好的膜材料,而且随时间推移,膜材各方面特性衰减较小,是永久性建筑的最佳选择;PTFE膜透光性优于PVC膜,为均匀漫射光,且能对紫外线起到阻挡作用,不会损坏室内物品。但是PTFE膜施工性能较差,施工较难,膜表皮易产生折痕不易恢复,不适用于小跨度建筑,在大、中型建筑中应用较好,是大跨度建筑的最佳选择,现在它广泛应用于大型体育馆、网球场、体育场、候车厅、候机厅等场所;气密性的角度看,PTFR膜由于其基层为玻璃纤维,存在微孔,有一定透气性,不适用于充气式膜结构。

最后谈到单层PVC膜结构,PVC膜造价低、施工简易、耐久性好、质地柔软、色彩丰富有白、红、绿、蓝等多种颜色,应用历史悠久,适用于各种跨度、规模的非封闭建筑,特别是易于替换的建筑。PVC膜耐久性稍逊于PTFE及ETFE膜,一般介于10-15年,而且随着时间的推移,各方面性能有较大退化。PVC膜价格低,色彩丰富,施工方便,造型独特是小型膜结构建筑、雨篷、临时性夏季遮阳设施、临时性展览建筑、临时性商业建筑、公共场所景观小品建筑的最佳选择;而其低廉的造价及较佳的施工性能使其在中、小型建筑特别中小型体育建筑中的应用广受欢迎。从透光率的角度看,PVC外膜透光率较小,但采光均勻,白色PVC膜可以在大跨建筑中较好的体现这一优势;从透气性的角度看,PVC膜气密性良好,最早运用于充气膜,也是现在充气膜结构最常用的结构形式。