膜材的类型

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膜材的类型

　　纵观设计过程（膜结构表面的几何分析，预张拉的方法，和膜结构尺寸的稳定性）的全貌，我们应该将我们的注意力集中在应用于膜结构的膜材自身。这里介绍三种基本的织物类型：涂刮织物，覆膜织物和加强覆膜织物。由于涂刮织物应用最广泛，所以重点介绍这一类材料。

　　1． 涂刮织物： 这类材料布基的纤维丝通常是呈90度编织的。在膜材的长度方向上受力的称为“经向”，而在膜材的幅宽方向上受力的，且受张拉力较低的称为“纬向”。涂刮织物通常表现出各向异性（它们在经向和纬向上表现出不同的特性），虽然这些不同可以通过编织和涂刮的工艺予以减轻。

　　很多膜结构工程是采用PVC涂覆聚酯长丝或PTFE涂覆玻璃纤维的材料。PVC涂覆聚酯长丝比较PTFE涂覆玻璃纤维的材料容易操作，而且价格便宜，但是它的耐久性不够，而且需要不停地清洗，在荷载作用下变形较大.

　　2． 覆膜织物： 不应该称之为“织物”了，因为它仅仅是由一片很薄的塑性或弹性的片材组成。它可以全透明或完全不透明，它非常柔软，而且通常是各向同性。但是它的机械性能很低，它的耐久性和抗撕裂性能比涂刮织物低很多。因为它非常柔软，又具有十分低廉的价格，所以它能应用在临时建筑上，象露天音乐会的遮蓬。

　　3． 加强覆膜织物： 在两层很薄的薄膜之间粘接或者热合上布基。层压工艺提供给这类织物相应的强度和耐久性。如果使用透明的编织丝，再覆上透明的薄膜就可以制成透明度极高的材料。它使用的时间比覆膜织物长的多。

膜结构简史

　　1917年有一位名为兰彻斯特的美国人建议利用新发明的电力鼓风机将膜布吹胀，作野战医院。像许多专利申请案一样，这只是一种构思，而没有真正成为使用的产品。

　　1946年，有一位名为华特?贝尔德的人为美国军方做了一个直径 15m圆形充气的雷达罩，可以保护雷达不受气候侵袭，又可让电波无阻的通过，从而使相隔了19年的专利付诸实用。由此而衍生出了一个新的工业产业，在1956年以后美国一共建立了约50多家的膜结构公司，制造各种膜产品，用做体育设施、展览场、设备仓库、轻工业厂房等，不一而足。但多因设计不周全，或制作粗糙，或是业主维护不当，以致造成许多不幸事件，大多数的工厂亦因之倒闭。

　　1960年间，德国斯图加特大学的弗赖?奥托先生，先后于1962和1965年发表了研究膜结构的成果，并同帐篷制造厂商合作，做了一些帐篷式膜结构和钢索结构，其中最受人注目的是1967年在蒙特利尔博览会的西德馆，其在欧洲，尤其是德国，可以说是开了膜结构构商业化的先河。1968年，美国纽约的建筑师布罗迪和哥伦比亚的大卫?盖格教授合力争取到了日本大阪世界博览会美国馆的设计权。原先的经费2500万美元，被一再消减到250万美元，此设计组承受了无比的挑战，在穷则变，变则通的情况下，将基地挖一大坑，将废土堆在四周，筑成围墙，其上浇注一混凝土压力环，将钢索网固定在环上，再将膜布固定在钢索网上，加以充气，就做成了9290m2的展览馆，从而开启了气撑式膜结构的新页。1968年到1987年之间，有 8座室内运动馆是以此方法设计建造的。

　　在大阪世博会，盖格公司成功地向世人推出气撑式膜结构的新设计技术，而受到建筑工程界一致认可后，又面临所使用的膜材料问题。这种膜材只有7年? 8年的寿命，在太阳紫外线及风、雨的交互作用下，膜布会变得硬脆、破裂，而失去结构性能。只有使用好的膜布材料，才能使这种大跨距的屋顶，成为永久性的建筑。正在此时，美国福特基金会下属的教育设施实验室给盖格公司一笔资金，用来开发此种永久性的建筑膜。在盖格公司领导下，同美国的杜邦公司、康宁玻纤公司、贝尔德建筑公司、化纤织布公，五家共同开发永久性的结构膜。产品很顺利地就制成了，化纤公司将康宁公司提供的玻璃纤维，先集成线再织成布纱，经过矽胶浸泡，先制成水密坯布，再多次快速放入特氟隆溶液中，使坯布两面皆有均匀的特氟隆涂层，永久性的PTFE膜正式诞生。经过加速气候实验，其物理稳定性确定后，盖格公司又设计各种结构配件及确定设计程序，以建造不同性质的膜结构。堪萨斯城的建筑师约翰?西弗率先使用此产品，在加州的拉?弗恩建了一座学生活动中心，另外，几平同时即1973年在圣太?克罗拉的加州分校办建了一座气撑游泳馆（活动屋顶）及学生活动中心，从此永久性膜结构便正式在美国风行。