上海屹力膜结构工程有限公司
Shanghai Yili Membrane Structure Engineering Co., Ltd.
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    2017/03

    如今大家听到膜结构都自然而然的联想到膜结构生产出来的物品,例如膜结构停车棚,大型的游泳场,大型的体育中心,歌剧院等等都有膜结构的存在。那么您是否知道膜结构的由来的,膜结构在中国历经了怎么的才衍生到今天这样一个繁荣的景象呢。膜结构(Membrane)是20世纪中期发展起来的一种新型建筑结构形式,是由多种高强薄膜材料(PVC或Teflon)及加强构件(钢架、钢柱或钢索)通过一定方式使其内部产生一定的预张应力以形成某种空间形状,作为覆盖结构,并能承受一定的外荷载作用的一种空间结构形式。膜结构可分为充气膜结构和张拉膜结构两大类。充气膜结构是靠室内不断充气,使室内外产生一定压力差(一般在10㎜~30㎜水柱之间),室内外的压力差使屋盖膜布受到一定的向上的浮力,从而实现较大的跨度。张拉摸结构则通过柱及钢架支承或钢索张拉成型,其造型非常优美灵活。 世界上第一座充气膜结构建成于1946年,设计者为美国的沃尔特·勃德(W.Bird),这是一座直径为15的充气穹顶。1967年在德国斯图加特召开的第一届国际充气结构会议,无疑给充气膜结构的发展注入了兴奋剂。随后各式各样的充气膜结构建筑出现在1970年大阪世界博览会上。其中具有代表性的有盖格尔设计的美国馆(137m×7m8卵形),以及川口卫设计的香肠形充气构件膜结构。后来人们认为70年大阪博览会是把膜结构系统地、商业性地向外界介绍的开始。大阪博览会展示了人们可以用膜结构建造永久性建筑。而70年代初美国盖格尔-勃格公司(Geiger-Berger Associates)开发出的符合美国永久建筑规范的特氟隆(Teflon)膜材料为膜结构广泛应用于永久、半永久性建筑奠定了物质基础。之后,用特氟隆材料做成的室内充气式膜结构相继出现在大中型体育馆中,如1975年建成的密歇根州庞蒂亚克“银色穹顶”(椭圆形220×159m),1988年建成的日本东京体育馆(室内净面积4,6767㎡)。而中国现代空间结构的发展受到了西方国家先进技术的影响。近几年来,在膜结构应用上显示了活跃的趋势。虽然一开始工程规模不大,但已逐渐扩展到更大的面积和跨度。所采用的技术与材料在某种程度上还要依靠国外,但预计会有更多的工程依靠自己的力量来完成。在过去十年中,中国的许多城市都在筹划建设新的体育设施。由于其重量很轻的优点, 膜结构往往被采用。体育建筑可以说是膜结构在中国应用的突破口。1997年之前,只建造了少量的小型与中型的 膜结构,同年在上海举行的第七届全国运动会, 膜结构被用在主体育场的看台挑篷,总面积达36100m2。这是****次将膜材制成的屋顶用在大面积的永久性建筑上,具有深远的影响。当时涂PTFE的玻璃纤维膜材、张拉膜和工程安装还借助于国外的力量。在上海体育场成功的建成后,虽然它的价格仍高于传统的结构,又出现了一些膜结构屋顶的体育场。颐中体育场坐落在山东省的滨海城市青岛,这是****个靠自己力量设计与施工的大型膜结构体育场,外包尺寸为266m×180m,可容纳6万观众。悬挑40m的屋盖是一个包括膜、索和钢支承结构的典型张拉体系,整个屋盖由70个锥形索膜单元组成,总面积为30000m2。环顾整个中国大地,新的体育中心正在一个接一个的规划, 膜结构成为覆盖主体育场的优选,估计已有十多个体育场采用。在大城市中有上海(虹口区足球场)、武汉、郑州和广州,在中小城市有烟台、威海和芜湖。另一个适宜采用 膜结构的对象是室内体育馆,在中国还刚开始。在华北的秦皇岛体育馆是第一个采用双层膜的工程,其平面呈椭圆形,长短轴各为112m与98m。*近的一个实例是成都的水上乐园。这个有20000m2的大型建筑用来作为死海漂浮运动。一系列拱形钢桁架跨越115m,上覆以PVC聚酯织物。膜结构工程曾被用于覆盖一些室内或室外的演出设施。大部分是由钢框架支承的张拉膜结构。建成的实例有:长沙世界之窗剧场(3500m2)、深圳欢乐谷中心表演场(5800m2)、广州海洋世界海豚馆(2840m2)和天津泰丰风雨剧场(1000m2)等。世界之窗剧场建成于1998年,是早期采用PVC覆面膜材的工程之一。由于国内和国际上交流的扩展,需要许多新型的会议与展览建筑。1999年在深圳召开了中国高新技术成果交易会,有两个面积为2400m2的馆采用了膜屋盖,显示了其轻质与透光的突出优点。在海南省的小镇博鳌,由于有全世界重要人物参加的一系列高层会议在此举行而闻名。主会场即采用了膜结构,施工工期十分紧迫,4000m2的膜屋盖在40天内完工。在广西壮族自治区**南宁建造了国际会议展览中心。一个以膜材覆盖的钢穹顶位于多功能大厅上空成为整个建筑物的焦点。钢结构内外两边采用双层的PTFE玻璃纤维织物覆盖。膜结构工程还可用来覆盖各种不同的小型建筑,如加油站、收费站、服务中心、大门入口以及遮阳设施等。虽然每个工程的面积只有几百平方米,但工程的数量很多,把全国的工程加起来,膜的数量就很可观了。中国膜材十年仍未突破 膜结构只有在材料问题得到解决之后才得以大量推广应用,因此关键问题是要提供满足功能要求、耐久性好与经济的膜材。用于膜结构有二种主要建筑织物,即涂敷聚四氟乙烯(PTFE)的玻璃纤维织物和涂敷聚乙烯(PVC)的聚酯织物。PTFE玻璃纤维织物具有强度高、半透明、耐火不燃以及自洁性好等优点。虽然材料的保证年限是25年,但按照实际使用的经验,其期望的使用寿命将会更长。玻璃纤维膜材的**缺点是价格较贵。PVC聚酯织物与玻璃纤维织物相比,其强度等性能稍差,使用年限也较短,但价格却很便宜,大约在1/5左右。加了改进其性能可在涂层外再加一层面层,聚偏氟乙烯(PVF)或聚偏二氟乙烯(PVDF)。这种面层能保护织物抵抗紫外线的侵蚀,并改进其自洁性。目前国内有好多厂家都能生产有PVC涂层聚酯织物,但其性能尚未能完全达到建筑织物的要求,作为建筑用的永久性材料尚需进一步提高。据悉*近有些公司正在试制有PVDF面层的聚酯织物和PTFE玻璃纤维织物,外观与性能都大有改进。近一段时间来,国外媒体表现出了对中国建筑设计****的关注。2005年12月23日的美国《商业周刊》评选出了中国十大新建筑奇迹,包括北京奥体主会场、国家游泳中心、北京首都国际机场、上海世界金融中心、国家大剧院、中央电视台、上海崇明东滩生态城、当代MOMA、长城脚下的公社、东海大桥(上海)。其中地处北京的建筑就有七家之多。“中国正逐步成为当今**有创意性建筑和工程设计的舞台。”中国建筑事业的发展,正在为今日*顶尖建筑及工艺技术创造一个舞台。报道首先分析了中国新建筑崛起的经济原因和外部环境。文章说,当全球瞩目北京2008年奥运会时,不单是世界上*快以及**实力的运动员们正在为争取**荣誉而加紧努力,新一代的创新建筑也正在北京的土地上拔地而起。由于蒸蒸日上的经济的强大支持,世界上**的航空港、有节能环保的建筑及世界上**的室外观光台等将很快一一落户中国。文章列举评选结果说,2008年以前完工的国家游泳中心(水立方)、国家体育场(鸟巢)、国家大剧院等中国公众十分熟悉的知名场馆更理所当然地进入了“十大”之列。从对它们的评价与介绍中可以看到评选者对追求环保、自然的推崇。比如被称为“水立方”的国家游泳中心,是节能环保型的建筑。游泳池内的水将由太阳能加热,泳池的双重过滤装置可实现水的再利用,就连多余的雨水也将被收集和储存在地下的水池中。复杂的工程系统和弯曲的钢结构使得外部结构像一个泡沫,这种独特的结构设计使得“水立方”几乎经得起任何地震的袭击。文章介绍“鸟巢”时写道,为让北京奥运会主会场这个有着91000个座位的、可能是至今**的环保型体育场获得自然通风,建筑师从自然中获得了灵感,**了一个未完全密封,但同样能为观众和运动员遮风挡雨的外壳。体育场的外观犹如一个由枝条编织而成的鸟巢;而其内部,从休息室到饭店,每一个分开的空间都是一个独立的单元,从而使自然空气的流通成为可能。文章指出,作为全国**流行色彩的城市,北京吸引了很多知名建筑大师成就事业。入选的北京“长城脚下的公社”,是由12名亚洲杰出建筑师设计建造的当代建筑艺术作品。北京“当代MOMA”的设计表明了环保创新技术在住宅中应用和它所代表的建筑发展新趋势,堪称大型可持续发展住宅建筑的典范。它采用世界上**的地源热泵系统,将用来帮助这个由第20层的咖啡馆、干洗店等系列服务设施连接起来的8幢建筑组成的小区,采用*为节能的方式保持恒湿恒温,这是这座建筑的一大亮点。住宅单元还有一大亮点,就是可再利用废水,将厨房和洗脸盆的废水过滤,卫生间循环利用。总结性的来说:中国膜结构的发展规模是十分鼓舞人心的,从1995年开始,当年只造了一个面积为3300m2的膜结构。从1996至2001年,六年内建造的膜结构估计达370,000m2。由于一些大型体育场的建成,膜结构的建设以平均每年20%的速度增长。2003年建造的膜结构约为180,000m2。当膜结构第一次用于上海体育场时,恐怕有很少人会看到这在推动膜结构发展的潜力。此后,膜材被用在大小不等的体育场篷盖上,浙江车棚并占据了膜结构相当大的份额。*近广州新白云机场候机楼采用了膜材作为屋盖的一部分,就有巨大的58,000m2面积。候机大楼很可能成为膜结构的另一个潜在应用对象,因此有理由预测中国的膜结构将继续以每年15-20%速度增长。展望将来,随着中国经济的增长和文化生活的不断丰富,将建造更多的具有新颖功能、形式多样的建筑。例如,北京将举力2008年奥运会,江苏车棚按照规划需要32体育场馆,其中19个是新建的。正在规划的奥林匹克公园将包括国家体育场、国家体育馆、国家游泳中心、国际展览中心等项目。此外,2010年的世界博览会在上海举行,各种类型的展览馆将由世界各国来建设。大部分工程项目将实行国际招标。由于膜结构所独有的特点,它将会以更大的规模增长。通过其发展,中国与世界的交流和合作也将不断壮大。
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    膜结构是20世纪中期发展起来的一种新型建筑结构形式,它是由多种高强薄膜材料及加强构件(钢架、钢柱或钢索)通过一定方式使其内部产生一定的预张应力以形成某种空间形状,作为覆盖结构,并能承受一定的外荷载作用的一种空间结构形式。  膜结构是一种全新的建筑结构形式,集建筑学、结构力学、精细化工与材料科学、计算机技术等为一体,具有很高的技术含量,其曲面可以随着建筑师的设计需要任意变化,结合整体环境,建造出标志性的形象工程。它以其新颖独特的建筑造型和良好的受力特点,被广泛应用于体育健身设施、文化娱乐设施、交通运输设施、工农业建筑及标志性建筑中。  一、膜结构中的常用材料  膜结构建筑中*常用的膜材料是PTFE膜材料和PVC膜材料。  1、PTFE膜材料  PTFE膜材料是在用极细的玻璃纤维编织成的基布上涂抹PTFE(聚四氟乙烯)树脂而形成的复合材料,其特点是:强度高、耐久性好、防火阻燃、自洁性好,而且不受紫外线的影响,使用寿命在20年以上;具有高透光性,透光率为13%,而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;对太阳能的反射率为73%,因而吸收热量少,即使在夏季太阳暴晒的情况下,建筑内部也不会受太大影响。  2、PVC 膜材料  PVC膜材料是在聚酯纤维编织的基布上涂抹PVC(聚氯乙烯)树脂而形成的复合材料,PVC膜材料的强度及防火性与PTFE相比具有一定差距,使用年限一般在7~15年。为解决PVC膜材料的自洁性问题,通常在PVC涂层上再涂抹PVDF(聚偏氟乙烯)形成PVDF 膜材料。  二、膜结构的分类  根据结构形式的不同,膜结构可分为3类:骨架式膜结构、充气式膜结构和张拉式膜结构。  1、骨架式膜结构:是在钢架或其他材料的骨架上铺装膜材料,由此构成屋顶或外墙壁的构造形式。造型包括平面形、单曲面形和以鞍形为代表的双曲线形。  2、充气式膜结构:是向由膜结构构成的室内充入空气,并保持室内空气的压力始终大于室外空气压力,由此使膜材料处于张力状态来抵抗负载及外力的构造形式。分单层结构和双层结构两种形式。  3、张拉式膜结构:是通过拉索将膜材料张拉于结构上而形成的构造形式,膜表面通过自身曲率变化达到内外力平衡。  三、膜结构的优势  膜结构建筑除能满足传统的一般功能要求外,还具有以下显著优势:  1、经济。膜结构建筑的造价仅为传统建筑造价的1/3至1/2,张拉结构的造价根据不同的跨度和设计方案差异较大,但与传统建筑方式相比,其价格效益比都非常明显。同时,由于膜材具有一定的透光率,白天可减少照明强度和时间,能很好地节约能源,夜间彩灯透射形成的绚烂景观也能达到很好的观赏效果。  2、工期短。膜结构建筑工程中的所有加工和制作均在工厂内完成,可减少现场施工时间,避免出现施工交叉。与传统建筑方式相比,膜结构建筑的施工周期至少可缩短一半,一般项目可在两个月内竣工,施工期间不影响其他工程的施工进度。  3、跨度大。膜结构建筑中使用的膜材料很轻,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大跨度(无支撑)建筑上实施所遇到的困难,并能创造开阔的无遮挡可视空间,有效增加空间使用面积。目前膜结构建筑的**跨度已超过200米。  4、造型独特,可呈现富于变幻、新奇诱人的视觉效果。其运用范围不仅限于体育或展览建筑,还向房屋及景观建筑等各个方面扩展。膜结构工程规模可大可小,有街头小品,也有候机大厅、体育场;寿命可长可短,可以是临时性展篷,也可以是30年以上的长期建筑;色彩可素可花,膜材料像布一样可以染成各种花色,尤其是膜材料的半透明性能,使夜空中的膜建筑在灯光照射下,呈现出梦幻般的色彩。  5、自洁性。膜结构建筑中采用具有防护涂层的膜材料,因此具有良好的自洁效果,可利用雨水的自然冲刷进行建筑物的外观清洁,同时也确保了建筑的使用寿命。另外,膜结构还具有便于运输、易更新及不易积雪等优点。
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    膜结构产品作为新材料、新建筑已被推广应用,基于表面经过特殊处理的膜材具有寿命长及自洁性好等特点,使得本产品有别于常见的普通建筑,特此提供本维护说明书作为膜结构用户日常维护的指导。 1、膜结构的清洁 膜结构膜面上污垢的堆积与当地的环境条件、膜结构膜材特性和膜面的形状有关。从技术的角度看,膜结构不一定需要清洗。对于大多数膜结构膜材而言,清洗不能延长其工作寿命,相反.不恰当的清洗还会缩短其寿命。 2、膜结构的腐蚀 应该根据现场环境来选择防腐措施和防腐材料。定期检查支承结构、索(特别是那些深入固定端的)、夹板和螺栓连接等处的腐蚀情况。若有腐蚀发生,首先应除去腐蚀层,然后重新做好表面的防腐处理。若螺栓连接发生腐蚀,则应予以替换。 3、膜结构的排水和积水 由于荷载作用下膜结构膜材会产生变形,膜结构膜面坡度较小处可能会有积水。降雨或者降雪较大及雪融后,应对张拉膜结构进行监测以避免产生积水。 4、膜结构的预应力和二次张拉 膜结构的稳定依赖于膜内预应力的保持。预应力的水平影响膜在荷载作用下的变形。如果预应力太低.膜就会产生较大位移,在风作用下发生颤振。因为膜结构膜材在荷载的持续作用下会产生松弛和徐变,所以在使用期间膜内预应力会发生变化。用于特定结构的膜结构膜材性能可以通过双轴试验来确定,并应用于预应力设计中。 5、膜结构的修补 张拉膜结构在安装过程中会有意或无意地造成膜结构膜面出现较小损伤,此时可以进行现场修补。应该对基层纤维布和涂层进行定期检查。对于小的裂口或长度小于5cm的小洞可以直接在膜结构膜面外佣加焊补丁予以修复,补丁必须作圆角处理。 6、膜结构的替换 在膜结构的整个使用期内保留所有的加工图可使膜结构膜的替换非常简单。但需对采用的新膜结构膜材重新进行试验以确定其补偿值。如果原幅宽的膜结构膜材缺货,则需重新进行裁剪设计。也可能需要根据现有支承膜结构的具体尺寸重新进行结构找形。 7、使用温度 本产品使用温度环境为-40℃/+70℃,注意设置灯光和采暖设备时,不宜离膜材太近,以免烧伤膜材。
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    为你呈现*美的建筑时刻。