膜結(jié)構(gòu)性能簡(jiǎn)介—義烏市奧博膜結(jié)構(gòu)工程有限公司

日期：2012-03-08 閱讀數(shù)：1545

一、膜材料的力學(xué)性能

    膜結(jié)構(gòu)所用的膜材料為具有高強(qiáng)、阻燃、耐久、自潔等特性的高強(qiáng)復(fù)合材料，一般由基布和涂層二部分組成。基布主要采用高強(qiáng)聚脂纖維或玻璃纖維絲編織而成，有平織和絞織等多種編織方法，不同的編織方法影響著膜材料的經(jīng)緯向力學(xué)性能指標(biāo)，提供膜的抗拉強(qiáng)度和抗撕裂強(qiáng)度等；涂層材料主要有聚四氟乙烯和聚氯乙烯，在一定程度上提高了膜材料各項(xiàng)強(qiáng)度指標(biāo)，為提高膜材料的耐久、自潔等特性，表面往往有一層氟涂層或硅涂層，提供膜材料的耐火、耐久及防水、自潔等性能，決定著膜材料的物理特性。

    膜材料是一種高強(qiáng)柔軟的織物，具有較高的抗拉強(qiáng)度，有一定的抗撕裂強(qiáng)度，但其平面內(nèi)的抗壓、抗彎強(qiáng)度幾乎為零，抗剪強(qiáng)度也很低，并具有一定的各向異性和材料幾何非線性性質(zhì)，使用時(shí)又易發(fā)生應(yīng)力松弛和徐變，因而在膜結(jié)構(gòu)分析計(jì)算中如何正確地確定膜材料的各項(xiàng)力學(xué)參數(shù)及本構(gòu)關(guān)系將是一項(xiàng)極其繁瑣而又必不可少的事情。

    在實(shí)際工程應(yīng)用時(shí)，隨著膜材料品種的不同，膜中預(yù)應(yīng)力一般在1～8kN/m，即使在最不利荷載工況下，膜中應(yīng)力值也只是其抗拉強(qiáng)度的1/4～1/8，為簡(jiǎn)便設(shè)計(jì)計(jì)算，一般可假定膜材料為正交異性的線彈性材料，由彈性力學(xué)理論可知，平面應(yīng)力正交異性彈性材料的本構(gòu)關(guān)系。 

      二、膜材料的物理性能

    隨著膜結(jié)構(gòu)分析理論和設(shè)計(jì)施工經(jīng)驗(yàn)的不斷成熟和完善，膜結(jié)構(gòu)已從眾多的現(xiàn)代建筑形式中異軍突起，越發(fā)地受到人們的青睞，吸引著眾多的建筑、結(jié)構(gòu)工程師們來(lái)設(shè)計(jì)建造現(xiàn)代大中小型永久性或半永久性的膜結(jié)構(gòu)建筑。同時(shí)也對(duì)膜材料的物理性能提出了更多的要求。

    1.高強(qiáng)度

    膜材料是一種柔性織物，織物內(nèi)部只有存在一定的應(yīng)力場(chǎng)，才能獲得一定的剛度。因此，對(duì)于膜結(jié)構(gòu)而言，任何情況下不允許膜中有無(wú)應(yīng)力狀態(tài)。在高應(yīng)力狀態(tài)下，膜材料的抗拉強(qiáng)度越高，越不易發(fā)生徐變和老化；其次，在大跨度膜結(jié)構(gòu)中，膜中應(yīng)力往往較大，且對(duì)膜的安全度要求較高，一般在長(zhǎng)期荷載作用下，安全系數(shù)取６～８，在短期荷載作用下，安全系數(shù)取４。安全系數(shù)考慮了以下幾種不利因素：膜材料本身的強(qiáng)度和彈性常數(shù)有較大的變異性；膜結(jié)構(gòu)計(jì)算假定及計(jì)算結(jié)果的不精確性；膜材料雙向應(yīng)力測(cè)試與實(shí)際情況的差異；紫外線照射下膜材的老化；動(dòng)靜力下膜材的疲勞；膜材制作和施工過(guò)程中的劃傷和折疊等。因此，膜結(jié)構(gòu)建筑中的膜材料必須具有較高的抗拉強(qiáng)度及抗撕裂強(qiáng)度。

    2.阻燃

    膜建筑作為永久性或半永久性建筑，膜材本身必須應(yīng)完全滿足有關(guān)建筑材料防火指標(biāo)的要求。以日本膜結(jié)構(gòu)大國(guó)為例：他們?cè)缭?0世紀(jì)80年代就已把膜結(jié)構(gòu)成功地應(yīng)用于諸多大型公共建筑中，并且玻璃纖維布基涂敷聚四氟乙烯膜材料（PTFE材料）也早已通過(guò)了國(guó)家防火測(cè)試試驗(yàn)，但至今仍沒(méi)把膜材料作為不燃材料列入國(guó)家建筑標(biāo)準(zhǔn)，只是要求針對(duì)每個(gè)建筑單體膜材通過(guò)防火測(cè)試，滿足要求即可。一般認(rèn)為PTFE材料是不可燃材料，PVC材料是阻燃材料。

3.耐久

    膜材的耐久性不僅與其布基所用材料本身的性質(zhì)有關(guān)，而且不同的涂層種類，對(duì)布基的保護(hù)程度各不相同，也影響著膜材的使用壽命。膜材老化的主要因素有：紫外線照射下，聚合物自身的化學(xué)不穩(wěn)定；從膜的邊緣或劃傷處由于毛細(xì)虹吸水存在微生物的滋生而引起的發(fā)霉變質(zhì)導(dǎo)致材料性質(zhì)的退化。一般來(lái)說(shuō)，PTFE材料的質(zhì)保期在25年以上，PVC材料質(zhì)保期在10年～15年，但到目前為止，PTFE材料工程有的已超過(guò)25年，PVC材料工程有的已超過(guò)20年，而繼,