膜结构优点
自洁性- 自始至终保持洁白美丽
PTFE膜材料的表面涂层采用的是聚四氟乙烯树脂，这与我们日常生活
中使用的不粘锅表面的涂层一样，其最大特长就是具有极高的非粘着性，
在我们日常使用不沾锅时就可以体会到这一特性。PTFE膜材料的表面不仅
不易附着脏物及灰尘，而且其表面的灰尘会被雨水自然地冲洗干净，所以
经过长年使用仍然保持外观的洁净及室内的美观。
透光性- 充满自然光的明快空间
白天，阳光透过膜面使建筑物内充满夜自然漫射光。夜晚，室内灯光
透过膜面给空增添了梦幻般的夜景。当膜结构用于体育馆、娱乐设施时，
可以实现全天内的舒适相结合的理想的商业空间。
大跨度- 无柱大空间
膜结构建筑中所使用的膜材料很轻，每平方米的重量只有1公斤左右。
因此膜结构可以从根本上克服传统结构在无柱大跨度建筑上所遇到的困难，
可以创造出巨大的无柱大空间。
轻量结构- 抗灾、救灾威力大
膜材料与其他建筑材料相比要轻的多，屋顶采用了膜材料的建筑物，
具有极强的抗震性及良好的安全性。而且，在发生灾害时，采用了膜结构
的多功能设施及体育馆，其无柱而明亮的大空间，可以用来作为临时的避
难场所、急救中心、抗灾指挥部等。因此，在危急之时，膜结构建筑可以
保护人们的安全。
舒畅空间- 自由的造型多用途
膜结构建筑21世纪最具代表性与充满前途的建筑形式，其打破了以往
建筑形态的模式，以其独特新颖、丰富多彩的造型、优美的曲线，成为城
市的象征性建筑。膜结构建筑提供了多种多样的用途，不仅可用于体育设
施、交通设施、商业设施、公共设施等，而且也可以用于充满魅力及个性
的景观小品与标志性作品，给建筑设计师与规划师提供了更大的想象和创
造空间。
积雪对策- 有利于多雪地区
在多雪地区，避免建筑物遭受大雪灾害的维护管理需要一定的人力和
财力，尽可能的降低其费用成为技术人员的课题。膜结构建筑的膜面屋顶
和其他屋顶材料相比不易积雪，只要有比较小的倾斜角度积雪就会自动滑
落。而且，由于PTFE膜材料的热传导率较小，如果采用融雪设备可以进行
细致的融雪操作，充分发挥加热装置的效果，屋顶坡度可以更小。
防火性和耐久性- 理想的建筑用膜材料
采用PTFE膜材料的膜结构建筑具有耐热性、耐气候性、耐药物性、高强度、防火等特性，而且不易老化，经过长期使用仍能保持其最初时的强度。膜结构分为永久性膜结构
膜结构常识
膜材结构建筑中最常用的膜材料主要为，PTFE膜材料和PVC膜材料。PTFE膜材料是指在极细的玻璃纤维（3微米）编织成的基布上涂上PTFE（聚四氟乙烯）树脂而形成的复合材料。PVC膜材料是指在聚酯纤维编织的基布上涂上PVC（聚氟乙烯）树脂而形成的复合材料。基材膜材基本上为一种织布，织材由纤维构成。一织品结构的材料选择、适当的设计、施工、制造及安装，综合这几点能够确保结构的品质。结构的好坏主要取决于材料的选择。运用在拉力结构及充气式结构中更为贴切，因为膜材本身亦有载重。大部分的织品结构运用织品更甚于网状物或胶卷。织品主要镀上其它材料或压层以产生更大的拉力或更强的抗外力。最常见的材料为聚酯压层或镀PVC材质，镀PTFE或镀硅之玻璃纤维材质。网状物、胶卷及其它材料各有其适用范围。而通常纤维之运用可分为下列数种：尼龙、聚酯类、玻璃纤维、人造纤维。
PTFE膜材料商品名叫特氟隆（Teflon），是在玻璃纤维布基上敷聚四氟乙烯树脂（简写PTFE），且这种树脂的含量大于90%。PTFE膜材料的特点：PTFE膜最大的特征就是耐久性、防火性与防污性高。但PTFE膜与PVC膜比较，材料费与加工费高，且柔软性低，在施工上为避免玻璃纤维被折断，须有专用治工具与施工技术。
(1)强度高、耐久性好、防火难燃、自洁性好，而且不受紫外光的影响，其使用寿命在20年以上。
(2)对太阳能的反射率为73%，所以热吸收量很少。即使在夏季炎热的日光的照射下室内也不会受太大影响。正是因为这种划时代性的膜材料的发明，才是膜结构建筑从人们想象中的帐篷或临时性建筑发展成现代化的永久性建筑。
(3)具有高透光性，透光率为13%，并且透过膜材料的光线是自然散漫光，不会产生阴影，也不会发生眩光。
PVC类膜材料布基织物为聚脂或聚胺脂等，涂层为PVC树脂，或氯丁橡胶类物质，一般另加有聚氟乙烯（PVF）或聚二氟乙烯（PVDF）类面层。 PVC膜材料的特点：
PVC膜材在材料及加工上都比PTFE膜便宜，且具有材质柔软，易施工的优点。但在强度、耐用年限、防火性等性能上较PTFE膜差。PVC膜材是由聚脂纤维织物加上PVC涂层（聚氯乙烯）而成，一般建筑用的膜材，在PVC涂层材的表面处理上，涂以数icron厚的压克力树脂(acrylic)，以改善防污性。但是，经过数年之后就会变色、污损、劣化。一般PVC膜的耐用年限，依使用环境不同在5~8年。为了改善PVC膜材的耐侯性，近年来已研发出以氟素系树脂于PVC涂层材的表面处理上做涂层,以改善其耐侯性及防污性的膜材。
(1)PVC膜材料的强度及防火性与PTFE相比具有一定差距。为了解决PVC膜材料的自洁性问题，通常在PVC涂层上再涂上PVDF（聚偏氟乙酸树脂）称为PVDF膜材料。
(2)另一种涂有Tio2（二氧化钛）的PVC膜材料-PVDF，具有极高的自洁性。
PVDF是聚偏二氟乙烯（PolyvinylideneFluoride）的略称，可以抵抗由于紫外线引起的降解，颜色变化，失去光泽，抵抗腐蚀，抵抗脏污，抵抗发霉，在PVC膜表面处理上加以PVDF树脂涂层的材料称为PVDF膜。PVDF膜与一般的PVC膜比较，耐用年限改善至7~10年左右。PVDF基本上达到了难燃水平。PVF是聚氟乙烯（Polyvinyl Fluoride）的略称。PVF膜材是在PVC膜的表面处理上以PVF树脂做薄膜状薄片（laminate）加工，比PVDF膜的耐久性更佳，更具有防沾污的优点。但因为加工性、施工性与防火性都不佳，所以使用用途受到限制。
造型多样性
柔性材料、自由空间曲面、不重复、多变化。
>构建时间缩短
由于膜材之加工（裁切、熔接等步骤）已事先于工厂内完成，现场的组装
交由熟练之工作人员，较传统式建筑简易之程序使得构建时间大幅缩短。
>景观效应性
新颖别致的膜建筑造型既突显个性与华丽，又能适时适地融合周边景致，
相得益彰。夜间通过灯光调控，成为一道亮丽风景线。膜材上述特性赋予膜结构
膜结构设计
膜结构的设计主要包括体形设计、找形分析、荷载分析、裁剪分析等
四大问题。
1)通过体形设计确定建筑平面形状尺寸、三维造型、净空体量，确定
各控制点的坐标、结构形式，选用膜材和施工方案。
2)找形分析又称为初始形态分析，主要内容是寻找并确定一个满足膜
内力平衡条件同时又接近设计者预想造型的曲面。由于膜材料本身没有抗
压和抗弯刚度，抗剪强度也很差，因此其刚度和稳定性需要靠膜曲面的曲
率变化和其中预张应力来提高，对膜结构而言，任何时候不存在无应力状
态，因此膜曲面形状最终必须满足在一定边界条件、一定预应力条件下的
力学平衡，并以此为基准进行荷载分析和裁剪分析。目前膜结构找形分析
的方法主要有动力松弛法、力密度法、以及有限单元法等。
3)膜结构考虑的荷载一般是风载和雪载。在荷载作用下膜材料的变形
较大，且随着形状的改变，荷载分布也在改变，因此要精确计算结构的变
形和应力要用几何非线性的方法进行。荷载分析的另一个目的是确定索、
膜中初始预张力。在外荷载作用下膜中一个方向应力增加而另一个方向应
力减少，这就要求施加初始张应力的程度要满足在最不利荷载作用下应力
不致减少到零，即不出现皱褶。
4)剪裁分析就是在预应力状态下的曲面形体上寻求合理的裁剪线位置
及其分布，然后按照一定的方法将三维曲面展开为二维平面。因为膜材料
比较轻柔，自振频率很低，在风荷载作用下极易产生风振，导致膜材料破
坏，如果初始预应力施加过高，膜材徐变加大，易老化且强度储备少，对
受力构件强度要求也高，增加施工安装难度。
因此初始预应力的确定要通过荷载计算来确定。经过找形分析而形成
的膜结构通常为三维不可展空间曲面，如何通过二维材料的裁剪，张拉形
成所需要的三维空间曲面，是整个膜结构工程中最关键的一个问题，这正
是裁剪分析的主要内容。
太阳膜
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4 PTFE(太福隆) |
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4 ETFE膜 |
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4 PVC膜材 |
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4 光触媒的几大功能 |
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另一种涂有Tio2（二氧化钛）的PTFE膜 |
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二氧化钛(TIO2)具有光触媒的有机物分机能(氧化分解),对去除脏污有显著的效果。在摸彩上做二氧化钛处理，只要波长400mm一下的微弱紫外线，便能将附着在膜表面的赃物分解。 |
因隔日二氧化钛的性质可将有机物（脏污）和材料同时分解，故必须将膜材料表面和二氧化钛层做分解处理，以避免本身膜材也被分绝，在二者间设置不受影响之中间层。膜材料构造如左图，在膜材料的表面涂中间层，其上再涂二氧化钛呈三层构造。 |
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用“布”造房子 |
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——空间结构与膜结构技术应用暨场馆配套设施研讨会侧记 |
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2005-06-23 09:18:39 |
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由建设部信息中心主办的“空间结构与膜结构技术应用暨场馆配套设施研讨会”日前在京召开，北京工业大学空间结构研究中心主任、中国钢结构协会空间结构分会理事长张毅刚在会上关于“膜结构的发展与膜结构技术规程”的演讲引起了与会代表的热情关注，当北京太阳鹰技术开发有限公司总经理林果儿就其在中国台湾、日本对各种膜材的实际应用和未来发展的展望，更使人们对膜这种薄而轻，像“布”一样的材料产生了浓厚的兴趣。 膜结构的由来 膜结构是以建筑膜材作为主要受力构件的结构。膜材在结构中要承受一定拉力而张紧，或是通过向膜内充气，由空气压力支撑膜面，或是利用柔性钢索或刚性骨架将膜面绷紧，从而形成具有一定刚度并能覆盖大跨度的结构体系。游牧民族用立柱、短桩、绳索及软毛毯构成的传统帐篷，具有重量轻、方便易得、可折叠运输以及建造快捷等特点，这可以说是膜结构的雏形。 1917年，英国的罗彻斯特提出用鼓风机吹胀膜布作为野战医院的设想，并申请了专利，但当时没有实际工程……日本是个多地震的国家，1970年举办大阪万国博览会时，各国建筑师与工程师便纷纷选择了膜结构这种自重轻、抗震性能好、施工速度快且形态且形态各异的结构形式作为临时展馆…… 膜结构在中国的应用 80年代末期，我国学者开始关注国际上膜结构的发展；1994年，我国第一个膜结构专业公司成立，此后，膜结构在我国迅速应用起来；1995年，在北京顺义建成的北京顺义武警招待所游泳馆充气膜结构是目前我国能见到的为数不多的充气膜结构；1997年建造的上海八万人体育场是由64榀径向悬挑桁架和环向次桁架组成的空间结构作为骨架，屋面共有57个由8根拉索和一根立柱覆以膜材组成的伞状单体，膜的覆盖面积2.89万平方米。虽然上海八万人体育场是由太阳工业集团建造的，但这是我国首次将膜结构大面积应用到永久建筑上。 膜结构在中国的发展 随着膜结构的广泛应用，在膜结构工程中膜屋盖和膜体破裂、膜面污迹严重、皱泽褶明显、节点严重锈蚀、粗制滥造现象严重。基于以上背景，2001年，中国钢结构协会空间结构分会与中国建筑科学研究院牵头，组织有关专家编写了膜结构技术规程。2002年12月，中国钢结构协会空间结构分会膜结构专业委员会成立，至此，我国的膜结构行业步入规范、有序的管理状态。2004年8月1日《膜结构技术规程》正式颁布实施。至今，在我国建成的膜结构工程已近200余项，膜结构企业也发展到近百家。 新素材为膜结构添彩 膜材的基层基本是由玻璃纤维或聚酯纤维组成，面层大多用聚氯乙烯、特氟隆、硅铜构成。进入90年代以来，人们把光触媒具有分解有机物的功能应用到膜材料上。据北京太阳鹰技术开发有限公司总经理林果儿介绍，当紫外线照射到二氧化钛光触媒的涂层时，附着在膜材表面上的有机物将被氧化分解，其具有的超亲水性极易被雨水冲刷，从而发挥出光触媒涂层膜材料的自洁性能和不易污染的特性。除此外，光触媒涂层的膜材料还能起到净化发生在膜表面上的有害物质的作用 |