膜材的類型

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膜材的類型

　　縱觀設(shè)計(jì)過程（膜結(jié)構(gòu)表面的幾何分析，預(yù)張拉的方法，和膜結(jié)構(gòu)尺寸的穩(wěn)定性）的全貌，我們應(yīng)該將我們的注意力集中在應(yīng)用于膜結(jié)構(gòu)的膜材自身。這里介紹三種基本的織物類型：涂刮織物，覆膜織物和加強(qiáng)覆膜織物。由于涂刮織物應(yīng)用最廣泛，所以重點(diǎn)介紹這一類材料。

　　1． 涂刮織物： 這類材料布基的纖維絲通常是呈90度編織的。在膜材的長度方向上受力的稱為“經(jīng)向”，而在膜材的幅寬方向上受力的，且受張拉力較低的稱為“緯向”。涂刮織物通常表現(xiàn)出各向異性（它們在經(jīng)向和緯向上表現(xiàn)出不同的特性），雖然這些不同可以通過編織和涂刮的工藝予以減輕。

　　很多膜結(jié)構(gòu)工程是采用PVC涂覆聚酯長絲或PTFE涂覆玻璃纖維的材料。PVC涂覆聚酯長絲比較PTFE涂覆玻璃纖維的材料容易操作，而且價(jià)格便宜，但是它的耐久性不夠，而且需要不停地清洗，在荷載作用下變形較大.

　　2． 覆膜織物： 不應(yīng)該稱之為“織物”了，因?yàn)樗鼉H僅是由一片很薄的塑性或彈性的片材組成。它可以全透明或完全不透明，它非常柔軟，而且通常是各向同性。但是它的機(jī)械性能很低，它的耐久性和抗撕裂性能比涂刮織物低很多。因?yàn)樗浅Ｈ彳?，又具有十分低廉的價(jià)格，所以它能應(yīng)用在臨時(shí)建筑上，象露天音樂會(huì)的遮蓬。

　　3． 加強(qiáng)覆膜織物： 在兩層很薄的薄膜之間粘接或者熱合上布基。層壓工藝提供給這類織物相應(yīng)的強(qiáng)度和耐久性。如果使用透明的編織絲，再覆上透明的薄膜就可以制成透明度極高的材料。它使用的時(shí)間比覆膜織物長的多。

膜結(jié)構(gòu)簡史

　　1917年有一位名為蘭徹斯特的美國人建議利用新發(fā)明的電力鼓風(fēng)機(jī)將膜布吹脹，作野戰(zhàn)醫(yī)院。像許多專利申請案一樣，這只是一種構(gòu)思，而沒有真正成為使用的產(chǎn)品。

　　1946年，有一位名為華特?貝爾德的人為美國軍方做了一個(gè)直徑 15m圓形充氣的雷達(dá)罩，可以保護(hù)雷達(dá)不受氣候侵襲，又可讓電波無阻的通過，從而使相隔了19年的專利付諸實(shí)用。由此而衍生出了一個(gè)新的工業(yè)產(chǎn)業(yè)，在1956年以后美國一共建立了約50多家的膜結(jié)構(gòu)公司，制造各種膜產(chǎn)品，用做體育設(shè)施、展覽場、設(shè)備倉庫、輕工業(yè)廠房等，不一而足。但多因設(shè)計(jì)不周全，或制作粗糙，或是業(yè)主維護(hù)不當(dāng)，以致造成許多不幸事件，大多數(shù)的工廠亦因之倒閉。

　　1960年間，德國斯圖加特大學(xué)的弗賴?奧托先生，先后于1962和1965年發(fā)表了研究膜結(jié)構(gòu)的成果，并同帳篷制造廠商合作，做了一些帳篷式膜結(jié)構(gòu)和鋼索結(jié)構(gòu)，其中最受人注目的是1967年在蒙特利爾博覽會(huì)的西德館，其在歐洲，尤其是德國，可以說是開了膜結(jié)構(gòu)構(gòu)商業(yè)化的先河。1968年，美國紐約的建筑師布羅迪和哥倫比亞的大衛(wèi)?蓋格教授合力爭取到了日本大阪世界博覽會(huì)美國館的設(shè)計(jì)權(quán)。原先的經(jīng)費(fèi)2500萬美元，被一再消減到250萬美元，此設(shè)計(jì)組承受了無比的挑戰(zhàn)，在窮則變，變則通的情況下，將基地挖一大坑，將廢土堆在四周，筑成圍墻，其上澆注一混凝土壓力環(huán)，將鋼索網(wǎng)固定在環(huán)上，再將膜布固定在鋼索網(wǎng)上，加以充氣，就做成了9290m2的展覽館，從而開啟了氣撐式膜結(jié)構(gòu)的新頁。1968年到1987年之間，有 8座室內(nèi)運(yùn)動(dòng)館是以此方法設(shè)計(jì)建造的。

　　在大阪世博會(huì)，蓋格公司成功地向世人推出氣撐式膜結(jié)構(gòu)的新設(shè)計(jì)技術(shù)，而受到建筑工程界一致認(rèn)可后，又面臨所使用的膜材料問題。這種膜材只有7年? 8年的壽命，在太陽紫外線及風(fēng)、雨的交互作用下，膜布會(huì)變得硬脆、破裂，而失去結(jié)構(gòu)性能。只有使用好的膜布材料，才能使這種大跨距的屋頂，成為永久性的建筑。正在此時(shí)，美國福特基金會(huì)下屬的教育設(shè)施實(shí)驗(yàn)室給蓋格公司一筆資金，用來開發(fā)此種永久性的建筑膜。在蓋格公司領(lǐng)導(dǎo)下，同美國的杜邦公司、康寧玻纖公司、貝爾德建筑公司、化纖織布公，五家共同開發(fā)永久性的結(jié)構(gòu)膜。產(chǎn)品很順利地就制成了，化纖公司將康寧公司提供的玻璃纖維，先集成線再織成布紗，經(jīng)過矽膠浸泡，先制成水密坯布，再多次快速放入特氟隆溶液中，使坯布兩面皆有均勻的特氟隆涂層，永久性的PTFE膜正式誕生。經(jīng)過加速氣候?qū)嶒?yàn)，其物理穩(wěn)定性確定后，蓋格公司又設(shè)計(jì)各種結(jié)構(gòu)配件及確定設(shè)計(jì)程序，以建造不同性質(zhì)的膜結(jié)構(gòu)。堪薩斯城的建筑師約翰?西弗率先使用此產(chǎn)品，在加州的拉?弗恩建了一座學(xué)生活動(dòng)中心，另外，幾平同時(shí)即1973年在圣太?克羅拉的加州分校辦建了一座氣撐游泳館（活動(dòng)屋頂）及學(xué)生活動(dòng)中心，從此永久性膜結(jié)構(gòu)便正式在美國風(fēng)行。