黑龙江PTFE张拉膜停车棚设计施工一体化

　　张拉式膜结构以膜材、钢索及支柱构成，利用钢索与支柱在膜材中导入张力以达安定的形式。除了可实践具有创意、创新且美观的造型外,也是最能展现膜结构精神的构造形式。近年来，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。其施工精度要求高，结构性能强，且具丰富的表现力。

　　水立方外围建筑采用世界上的ETFE(四氟乙烯)膜材料。国家体育馆工程承包总经理谭晓春透露，这种材料的寿命为20多年，但实际会比这个长，人可以踩在上面行走。目前世界上只有三家企业能够完成这个膜结构。“鸟巢”作为“水立方”的邻居，和“水立方”属于同样的建筑，自然而然的也是膜结构建筑之一。“鸟巢”钢结构所使用的钢材厚度可达11厘米，以前从未在国内生产过。另外，在“鸟巢”顶部的网架结构外表面还将贴上一层半透明的ETFE膜材。使用这种膜后，体育场内的光线不是直射进来的，而是通过漫反射，使光线更柔和，由此形成的漫射光还可解决场内草坪的维护问题，同时也有为座席遮风挡雨的功能。

　　如上所述,充气膜结构需要在膜的内部和外部气体之间产生气压差,此时所需的气压差值,在气承式充气膜结构和气胀式管状充气膜结构中有很大不同。通常,在气承式充气膜结构中,采用0.002-0.010kg/cm2、(水柱20~100mm)的气压差,此气压差值不需要根据建筑物规模的大小而改变。与此相对,气胀式管状充气膜结构中,所需的气压差为01~1kg/cm2(水柱1000~10000mm),在同样形状的梁(或者拱)中, 随着建筑物规模的增大,所需要的气压差也随之增大。也就是说,气胀式管状充气膜结构与气承式充气膜结构相比力学效率较低。为了弄清楚效率较低的原因,对气压差产生张力的平面膜与空气梁上施加相同荷载作用下的状况进行研究(图3)。拿出荷载作用下产生变形的膜的一部分进行研究(图4),膜的张力由于膜的变形会产生向上的力,膜有回到原先状态的趋势。相同条件下对充气梁的一部分进行研究(图5),充气梁的膜外皮,会产生与平面膜相同的向上的力,但是梁内压缩空气的压力反而产生方向向下的力,使得充气梁的膜回到原先形态的趋势被抵消。这就是气胀式充气膜结构与气承式充气膜结构相比效率较低的原因。将平面膜与充气梁弯曲,即做成充气穹顶和充气拱,这种关系一点也没改变,也就是说,与充气穹顶相比,充气拱说是效率较低的结构。尽管这样,使用充气拱结构,是因为这种结构具有特定的优点。充气穹顶经常保持穹顶内部与外部空气的气压差,出人穹顶时,一定要通过空气密闭出入口(旋转门与前室等),会感觉不方便。与此相对,充气拱结构的室内气压与室外气压相同,出入口自由地开放。并且,以前述富士群馆为例可以看出,气胀式充气拱结构可以形成与气承式充气穹顶结构不同的建筑造型。由于以上这些理由,预计气承式充气膜结构与气胀式充气膜结构今后将共同发展。

　　膜材料的类型及特点膜结构的发展与膜材料的研发和应用密不可分。常见的膜材有PVC、PTFE、ETFE膜材。目前应用的建筑膜材主要包括涂层织物类膜材和热塑化合物类膜材两大类。涂层织物类膜材是由高强度纤维织成的基材和聚合物涂层构成的复合材料。其中基层是受力构件，起承受并传递荷载的作用，其品种有聚酯纤维、玻璃纤维等；涂层有聚四氟乙烯（PTFE）、硅酮、聚氯乙烯（PVC）等。热塑化合物类膜材主要指乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFE）。