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膜结构材料有哪些物理性能?

2019-09-30240

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永久性或半永久性的膜结构建筑。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异性;膜结构计算假定及计算结果的不精确性;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

膜建筑作为永久性或半永久性建筑,膜材本身必须应完全满足有关建筑材料防火指标的要求。一般认为PTFE材料是不可燃材料,PVC材料是阻燃材料。

膜结构车棚


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。


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(聚氟乙烯)或PVDF(聚二氟乙烯)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。

膜结构车棚


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、娱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。

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。


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