周口拉膜亭设计 屋顶遮阳棚 膜结构加工厂

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随着膜结构分析理论和设计施工经验的不断成熟和完善，膜结构已从众多的现代建筑形式中异军突起，越发地受到人们的青睐，吸引着众多的建筑、结构工程师们来设计建造现代大中小型***性或半***性的膜结构建筑。同时也对膜材料的物理性能提出了更多的要求。

1.高强度

膜材料是一种柔性织物，织物内部只有存在一定的应力场，才能获得一定的刚度。因此，对于膜结构而言，任何情况下不允许膜中有无应力状态。在高应力状态下，膜材料的抗拉强度越高，越不易发生徐变和老化；其次，在大跨度膜结构中，膜中应力往往较大，且对膜的安全度要求较高，一般在长期荷载作用下，安全系数取６～８，在短期荷载作用下，安全系数取４。安全系数考虑了以下几种不利因素：膜材料本身的强度和弹性常数有较大的变；膜结构计算假定及计算结果的不性；膜材料双向应力测试与实际情况的差异；紫外线照射下膜材的老化；动静力下膜材的疲劳；膜材制作和施工过程中的划伤和折叠等。因此，膜结构建筑中的膜材料必须具有较高的抗拉强度及抗撕裂强度。

2.阻燃

膜建筑作为***性或半***性建筑，膜材本身必须应完全满足有关建筑材料防火指标的要求。以日本膜结构大国为例：他们早在20世纪80年代就已把膜结构成功地应用于诸多大型公共建筑中，并且玻璃纤维布基涂敷聚四氟膜材料（PTFE材料）也早已通过了国家防火测试试验，但至今仍没把膜材料作为不燃材料列入国家建筑标准，只是要求针对每个建筑单体膜材通过防火测试，满足要求即可。一般认为PTFE材料是不可燃材料，PVC材料是阻燃材料。

3.耐久

膜材的耐久性不仅与其布基所用材料本身的性质有关，而且不同的涂层种类，对布基的保护程度各不相同，也影响着膜材的使用寿命。膜材老化的主要因素有：紫外线照射下，聚合物自身的化学不稳定；从膜的边缘或划伤处由于毛细虹吸水存在微生物的滋生而引起的发霉变质导致材料性质的退化。一般来说，PTFE材料的质保期在25年以上，PVC材料质保期在10年～15年，但到目前为止，PTFE材料工程有的已超过25年，PVC材料工程有的已超过20年，而继续正常使用。

4.自洁

自洁性就是膜材料本身的防污自洁性能。由于PVC材料对紫外线的化学不稳定性，尤其在夏日里阳光下，PVC涂层易离析发粘，粘附尘埃，且不易被雨水冲掉，影响观瞻，减少使用寿命。因此，一般建筑用PVC膜材料，在PVC涂层外，再加一层PVF（聚氟）或PVDF（聚二氟）或有机硅面层，能有效地改善其自洁性。PTFE膜材料自身则具有很好的防污自洁性能，不需要添加任何面层材料。

5.隔音

通常膜结构建筑位于市区内，有的建造在最繁华的闹市区，特别是用于音乐、等大型文化活动场所，人们即不希望外部噪音传入室内，干扰室内活动，也不希望室内声音扩散出去，为此对建筑的隔音提出较高的要求。单层膜隔音仅有10dB左右，因此，单层膜结构建筑往往用于对隔音要求不是太高的活动场所，或者通常用巧妙的设计、构造等手段来提高其隔音性能。目前有人提出增加膜材料的质量可提高其隔音性能，但真正能达到令人满意的性能指标，尚需待以时日。

6.保温隔热

单层膜材料的保温性能大致相当于夹层玻璃，如果某建筑物对保温性能要求较高，就不得不考虑采用双层或多层膜，但双层或多层膜又损害了建筑物的透光性能，一般来说双层膜的透光率在4%～8%左右。透光性是膜建筑很吸引人的一个特点，有时很难让人在二者之间作出选择。为使上述矛盾达到协调统一，针对某个建筑物就必须寻求一种特定的方法，如寻求一种透光性好的内层膜材料等。一般来说，就同类膜材料而言，其透光性越高，强度就越低。

 膜结构作为典型的柔性张拉结构，在力学性能上明显区别于传统的混凝土和钢结构等刚性结构。这主要表现在：①膜不具有弯曲刚度，结构对外荷载的抵抗是通过改变自身形状来实现的；当作用于膜面上的荷载发生变化时，结构除产生弹性变形外还会产生较大的机构性位移，因此变形比较明显；②膜结构属于动不定体系，其结构刚度主要是由初始预张力和互反曲面来提供的，结构刚度与变形相关，表现出明显的几何非线性特点；③膜结构的自振频率较低，且振型频谱密集、相互耦合。这些力学特性决定了膜结构的计算分析具有不同于一般结构的特点，一些通用的工程设计软件无法直接用于膜结构的设计，必须采用专用的分析软件。

膜结构区别于传统结构的两个***特点是轻和柔。轻，意味着结构自身的惯性力很小，地震作用的影响可以忽略不计，相比之下风对结构的影响更为重要；柔，意味着弯曲刚度很低，膜结构对外荷载的抵抗主要通过自身形状的改变来实现，即结构在荷载作用下会产生较大的变形，表现出明显的几何非线性特征。这些特点决定了膜结构是风敏感结构，抗风设计在膜结构的设计中占有特别重要的地位。

近年来，一些大型膜结构在强风作用下破坏的实例，也从另一个侧面证明了抗风设计的重要性。例如，美国佐治亚穹顶在建成3年后，于1995年的一次强风大雨袭击下，四片薄膜被撕裂，撕裂长度达10余米；加拿大蒙特利尔奥林匹克体育场的可开启式膜屋盖在1999年冬天的一场暴风雪之后，一块膜屋盖突然破裂；韩国为2002年世足赛建造的济洲岛体育场挑篷膜结构在2002年6月和8月先后两次在台风的袭击下出现膜材撕裂现象。国内的膜结构工程实践时间虽然不长，但也出现了一些工程在施工过程中膜材被强风撕裂的情况，图1所示即为一例。特别值得说明的是，以上这些实例在破坏发生时，当地的风速均明显低于设计风速。这说明无论是在国内还是国外，膜结构的抗风设计理论都还不够成熟、对某些情况下风作用的破坏机理尚不十分清楚。