ETFE彩色张拉膜设计施工一体化
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。
使用范围广,可拆卸,易运输。从气候条件看,它适用于广阔的 地域;从规模上看,可以小到花园小品,大到覆盖几万,几十万平方 米的建筑。膜结构可作巡回演出,展览等临时建筑,其拆卸和安装所 需时间短。在中国有一个膜结构的体现——水立方。“水立方” 是世界上大的膜结构工程, 除了地面之外, 外表都采用了膜结构——— ETFE 材料,蓝的表面出乎意料的柔软但又很充实。 “水立方”不仅是一 幢优美和复杂的建筑,她还能激发人们的灵感和热情,人们的生 活,为人们提供记忆的载体。因此设计中不仅利用水的装饰作用,同 时还利用其的微观结构。采用在整个建筑内外层包裹的ETFE 膜(乙烯 -四氟乙烯共聚物)是一种轻质新型材料,具有有效的热学性能和透光性,可以调节室内环境,冬季保温、夏季散热,而且还会避 免建筑结构受到游泳中心内部环境的侵蚀。更神奇的是,如果ETFE 膜有一个破洞,不必更换,只需打上一块补丁,它便会自行愈合,过 一段时间就会恢复原貌!这种膜结构的保温隔热构造不同于普通的 保温构造方式。 通常,建筑的保温隔热通过墙体附加保温隔热层来实 现, ETFE 膜结构的保温构造原理类似于中空玻璃幕墙,热量从室外 向室内传递要经过以下过程:室外空气→外层玻璃外表面→外层玻璃→外层玻璃内表面→中间空气层→内层玻璃外表面→内层玻璃→内 层玻璃内表面→室内空气。由于经过多层阻隔, 室外的热空气经过消 耗,从而达到隔热的效果。相同,当室外空气温度低于室内空气时, 室内温度较高的空气传出室外也会经历相似的过程, 从而有效的减少 了室内热量想歪散失,从而达到保温效果。这种材料的运用,明显可 以使建筑显得轻盈和通透,这也是其他材料无法媲美的。
加工难度。PTFE膜材内丝为玻璃纤维丝,比较脆,施工过程中易被折断,加工难度高。PVDF内丝为聚酯纤维加工远比内丝为玻璃纤维丝的PTFE膜材容易。运输。PTFE膜材内丝为玻璃丝,有*小弯曲半径,不适合折叠运输,运输不当会出现白印痕,影响美观。而PVDF膜材可折叠,运输方便。柔韧性。PVDF膜材柔韧性高,在北方气温降低时,仍有很高大柔软度。而PTFE膜材在寒冷气温下易断裂,当出现冻融现象时,存在更大损坏隐患。
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。