1970年日本大阪萬(wàn)國博覽會(huì )上的美國館和富士館均采用了膜結構景觀(guān)工程,在建筑行業(yè)引起了不小的轟動(dòng)。在隨后的幾十年,膜結構景觀(guān)得到了迅猛的發(fā)展。膜結構景觀(guān)大部分由鋼材和索構成,另外與結構相結合的膜材也逐漸走向功能化、智能化。膜材具有造型輕巧自由、美觀(guān);透光、節能、環(huán)保,優(yōu)良的阻燃性能;防污自潔性能;安全、壽命長(cháng)等優(yōu)點(diǎn)?;谶@些優(yōu)點(diǎn),建筑膜材脫穎而出,膜結構景觀(guān)被稱(chēng)為“21世紀的建筑”,應用于大型體育場(chǎng)館、入口廊道、購物場(chǎng)、娛樂(lè )場(chǎng)、停車(chē)場(chǎng)、展覽會(huì )場(chǎng)、植物觀(guān)光園等建筑。其中膜結構景觀(guān)更常見(jiàn)的膜材料有:PTFE膜材料,PVC膜材料,ETFE建筑膜。
PTFE膜材料是指在用極細的玻璃纖維編織成的基布上涂抹PTFE(聚四氟乙烯)樹(shù)脂而形成的復合材料。其特點(diǎn)是:強度高、耐久性好、防火阻燃、自潔性好,而且不受紫外光的影響,使用壽命在20年以上;具有高透光性,透光率為13%,而且透過(guò)膜材料的光線(xiàn)是自然散漫光,不會(huì )產(chǎn)生陰影,也不會(huì )發(fā)生眩光;對太陽(yáng)能的反射率為73%,因而吸收熱量少,即使在夏季太陽(yáng)暴曬的情況下,建筑內部也不會(huì )受太大影響。上海體育場(chǎng)看臺罩篷的膜材料為進(jìn)口玻璃纖維織物涂敷聚四氟乙烯涂層(PTFE)材料,為組合式膜結構景觀(guān)體系。這是膜結構景觀(guān)很好的次在我國應用于大型永久性建筑,標志著(zhù)膜結構景觀(guān)建筑作為一種新的建筑結構被我國各界人士的認可,拉開(kāi)了膜結構景觀(guān)建筑在我國廣泛應用的帷幕。
PVC 膜材料是在聚酯纖維編織的基布上涂抹PVC(聚氯乙烯)樹(shù)脂而形成的復合材料,PVC膜材料的強度及防火性與PTFE 相比具有一定差距,使用年限一般在7到15年。為了解決PVC膜材料的自潔性問(wèn)題,通常在PVC 涂層上再涂抹PVDF(聚偏氟乙烯)形成PVDF膜材料。
敦奧林匹克體育場(chǎng)在奧運和殘奧期間是8萬(wàn)座位的體育場(chǎng),賽后轉換成一個(gè)2.5萬(wàn)座位的體育場(chǎng)。人字形柱支承外壓縮環(huán)桁架,內張力環(huán)采用索,其間輻射布置雙層徑向索形成索網(wǎng),上覆112片PVC膜材張緊形成罩蓬,是典型的索系支承式膜結構景觀(guān)。該場(chǎng)館對于資源的高效利用是屬于重量級的,比其它體育場(chǎng)減用了75%的鋼材。ETFE建筑膜材由ETFE(乙烯-四氟乙烯共聚物)生料直接制成。ETFE不僅具有優(yōu)良的抗沖擊性能、電性能、熱穩定性和耐化學(xué)腐蝕性,而且機械強度高,加工性能好。近年來(lái),ETFE膜材的應用在很多方面可以取代其他產(chǎn)品而表現出強大的優(yōu)勢和市場(chǎng)前景。這種膜材透光性特別好,號稱(chēng)“軟玻璃”,質(zhì)量輕,只有同等大小玻璃的1%;韌性好、抗拉強度高、不易被撕裂,延展性大于400%;耐候性和耐化學(xué)腐蝕性強,熔融溫度高達200℃;可有效的利用自然光,節約能源;良好的聲學(xué)性能。自清潔功能使表面不易沾污,且雨水沖刷即可帶走沾污的少量污物,清潔周期大約為5年。另外,ETFE膜可在現成預制成薄膜氣泡,方便施工和維修。ETFE也有不足,如外界環(huán)境容易損壞材料而造成漏氣,維護費用高等,但是隨著(zhù)大型體育館、游客場(chǎng)所、候機大廳等的建設,ETFE更突顯自己的優(yōu)勢。
京奧運會(huì )場(chǎng)館“鳥(niǎo)巢”和“水立方”膜結構景觀(guān)采用ETFE膜材,是目前國內更大的ETFE膜材結構建筑,膜材采用進(jìn)口產(chǎn)品。“鳥(niǎo)巢”采用雙層膜結構景觀(guān),外層用ETFE防雨雪防紫外線(xiàn),內層用PTFE達到保溫、防結露、隔音和光效的目的。
“水立方”采用雙層ETFE充氣膜結構景觀(guān),共1437塊氣枕,每一塊都好像一個(gè)“水泡泡”,氣枕可以通過(guò)控制充氣量的多少,對遮光度和透光性進(jìn)行調節,有效地利用自然光,節省能源,并且具有良好的保溫隔熱、消除回聲功能。