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一.膜结构基础知识：

膜结构(Membrane)是一种建筑与结构完美结合的结构体系，是20世纪中期发展起来的一种新型建筑结构形式，是由多种高强薄膜材料(PVC或Teflon)及加强构件（钢架、钢柱或钢索）通过一定方式使其内部产生一定的预张应力以形成具有一定刚度的稳定曲面，作为覆盖结构，并能承受一定的外荷载作用的一种空间结构形式。

二.膜结构建筑的特点：

①. 经济效益明显

虽然膜结构建筑项目目前来说一次投资稍大，但由于此类结构的日常维护费用极小（被称为“免维护结构”），从长远来看，经济效果非常明显。此类结构若用于超大跨度建筑中，则有更为突出的价格优势。索膜结构的经济优势是与空间跨度和技术难度成正比的。

②.建筑造型优美、富有时代特色

膜结构建筑是21世纪最具代表性与充满前途的建筑形式。它打破了传统的纯直线建筑风格的模式，以其独有的优美曲面造型，简洁、明快、刚与柔、力与美的完美组合，呈现给人以耳目一新的感觉，同时给建筑设计师提供了更大的想象和创造空间膜结构。

③.自重轻

在建造大型公共建筑时，膜结构具有较优异的性能价格比。在大跨度的结构中采用膜结构要比传统结构轻一个或几个数量级，且单位面积的结构自重与造价也不会随跨度的增加而明显地增加。

④.施工速度快、效率高

膜片的裁剪制作、钢索及钢结构等制作均在工厂内完成，可与下部钢筋混凝土结构或构件等同时进行，在施工现场只需要进行钢索、钢结构及膜片的连接安装定位及张拉的过程，故在现场的施工安装比较文明、迅速快捷，施工效率大大提高。

⑤.具有良好的环保性、透光性、自清洁性

膜材表面采用PVDF（聚偏二氟乙烯）涂层、或二氧化钛涂层，具有较好的隔热效果，对太阳热能可反射掉70%，膜材本身吸收了17%，传热13%，而透光率却在20%以上，经过10年的太阳光直接照射，其辉度仍能保留70%。

⑥. 使用安全可靠

由于其自重轻，抗震性能比较好；膜结构属柔性结构，能够忍受很大的位移，不易整体倒塌；且膜材料一般都是阻燃材料，也不易造成火灾。

三.膜结构的分类：

膜结构从结构上主要可分为充气膜结构、张拉膜结构、骨架式膜结构和组合式膜结构。

1.充气膜结构

充气式膜结构是将膜材固定于屋顶结构周边，利用送风系统让室内气压上升到一定压力后，使屋顶内外产生压力差（一般在10mm～30mm水柱之间），室内外的压力差使屋盖膜布受到一定的向上的浮力，从而实现较大的跨度。以抵抗外力，因利用气压来支撑，及钢索作为辅助材,无需任何梁,柱支撑，可得到更大的空间，施工快捷，经济效益高，但需维持进行24小时送风机运转，在持续运行及机器维护费用的成本上较高。

2.张拉膜结构

张拉摸结构是以膜材、钢索及支柱构成，利用钢索与支柱在膜材中导入张力以达到安定的形式。除了可实践具创意，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。因施工精度要求高，结构性能强，且具丰富的表现力，所以造价略高于骨架式膜结构。张拉式膜结构用于膜结构建筑中的膜材是一种具有强度，柔韧性好的薄膜材料，是由纤维编织成织物，在其基材两面以树脂为涂层材所加工固定而成的材料，中心的织物基材分为聚酯纤维及玻璃纤维，而作为涂层材使用的树脂有聚氯乙烯树脂（PVC），硅酮(silicon)及聚四氟乙烯树脂（PTFE），在力学上织物基材及涂层材分别具有影响。

3．骨架式膜结构

骨架式膜结构是自身封闭的、稳定的骨架体系（一般是钢桁架体系、网架结构、索网结构或张拉整体体系等）与膜材料共同组成一个结构受力体系。该体系施工与常规结构相似（除索网或张拉整体体系等的自身施工外），较易被工程界理解和接受，但为了让膜具有一定的刚度，骨架体系提供给膜的支撑系统一般要有一定的曲度，并应设置向膜中施加预应力的机构。以钢构或是集成材构成的屋顶骨架后，在其上方张拉膜材的构造形式，下部支撑结构安定性高，因屋顶造型比较单纯，开口部不易受限制， 且经济效益高等特点，广泛适用于任何大,小规模的空间。钢索及支柱构成钢索及支柱构成，利用钢索与支柱在膜材中导入，张力以达安定的形式。除了可实践具创意，新且美观的造型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。

4.组合式膜结构

组合式膜结构通常为在自身稳定的桁架体系上划分若干个单元，每个单元上布置张拉式膜结构单元，膜单元之间在受力上基本上是相互独立的，可以认为是多个简单张拉式膜结构单体的物理组合，受力的复杂性介于张拉式膜结构与骨架式膜结构之间。这种体系在目前膜结构体育场罩篷中也有较广泛的应用。

四.膜结构的膜材分类：

膜材决定着膜结构的性能，一般常见会采用以下4种膜材：

①.PVC膜材：PVC膜材料的使用年限一般在10年左右， PVC膜材料的自洁性问题，主要靠极高自洁的Tio2(二氧化钛)或PVDF涂层来解决。PVC建筑膜材料的开发和应用得比较早，其基材为聚酯类、聚酰胺类的纤维织物。涂层主要为聚氯乙烯类（PVC）树脂，依据功能要求不同涂层的重量应在400～1500g/m2之间，面层宜选用聚偏氟乙烯树脂（PVF）、聚二氟乙烯树脂（PVDF）、聚丙烯树脂（ACRYLIC）、硅树脂等，且应具有改进PVC膜材料的自洁性及抗老化性能的功能。PVC建筑膜材按强度等级分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级。PVC膜材料的厚度应大于0.5mm。面层在保质期内具有稳定的抗腐蚀、抗紫外线的侵蚀能力，自洁性能。

②.PVDF膜材：PVDF膜结构比PVC膜结构更加强，PVDF是PVC的升级加强版，众多颜色可供选择，好保养，它耐酸碱的侵蚀，下雨雨水洗涤擦干即可。唯一需注意的是，膜材的材质性能不同，功能也相对不同。一般建议，北方应选择抗拉抗压强度相对大的，在环境中的相适应。PVDF膜结构的自洁性、防火性能、使用寿命等各方面都比PVC膜结构强；价格上比PTFE膜结构、ETFE膜结构更加惠民。

③.PTFE膜材：PTFE（聚四氟乙烯）不粘涂料可以在260℃连续使用，具有最高使用温度290-320℃，极低的摩擦系数、良好的耐磨性以及极好的化学稳定性。不能注塑，可以挤压成型或做涂料。PTFE膜材是在超细玻璃纤维织物上涂以聚四氟乙烯树脂而成的材料。这种膜材有较好的焊接性能，有优良的抗紫外线、抗老化性能和阻燃性能。另外，其防污自洁性是所有建筑膜材中最好的。

④.ETFE膜材：ETFE膜材由ETFE（乙烯-四氟乙烯共聚物）生料直接制成。ETFE不仅具有优良的抗冲击性能、电性能、热稳定性和耐化学腐蚀性，而且机械强度高，加工性能好。近年来，ETFE膜材的应用在很多方面可以取代其他产品而表现出强大的优势和市场前景。这种膜材透光性特别好，号称“软玻璃”，质量轻，只有同等大小玻璃的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℃；具有良好的声学性能。自清洁功能使表面不易沾污，且雨水冲刷即可带走沾污的少量污物，清洁周期大约为5年。它具有结构轻、透光好，强度大！使用20年以上；高自洁性，防火B1级，节能环保；高度专业的加工工艺和严格的施工规程。

五.膜结构的应用领域：

①.体育设施：如体育场、体育馆、篮球馆、网球场、游泳馆、训练中心、健身中心等；

②. 商业设施：如商场、娱乐中心、酒店、餐厅、商业街等；

③. 文化设施：如展览中心、剧院、音乐厅、表演中心、水族馆等；

④.交通设施：如飞机场、火车站、码头、汽车棚、自行车棚、天桥、加油站、收费站等；

⑤.景观设施：如标志性小品、广场标识、小区景观、步行街等；

⑥.工业设施：如工厂、仓库、污水处理中心、物流中心、温室等。

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