膜結(jié)構(gòu)性能簡介—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)：1643

一、膜材料的力學性能

    膜結(jié)構(gòu)所用的膜材料為具有高強、阻燃、耐久、自潔等特性的高強復合材料，一般由基布和涂層二部分組成。基布主要采用高強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)緯向力學性能指標，提供膜的抗拉強度和抗撕裂強度等；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強度指標，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。

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

    在實際工程應用時，隨著膜材料品種的不同，膜中預應力一般在1～8kN/m，即使在最不利荷載工況下，膜中應力值也只是其抗拉強度的1/4～1/8，為簡便設計計算，一般可假定膜材料為正交異性的線彈性材料，由彈性力學理論可知，平面應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)分析理論和設計施工經(jīng)驗的不斷成熟和完善，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)工程師們來設計建造現(xiàn)代大中小型永久性或半永久性的膜結(jié)構(gòu)建筑。同時也對膜材料的物理性能提出了更多的要求。

    1.高強度

    膜材料是一種柔性織物，織物內(nèi)部只有存在一定的應力場，才能獲得一定的剛度。因此，對于膜結(jié)構(gòu)而言，任何情況下不允許膜中有無應力狀態(tài)。在高應力狀態(tài)下，膜材料的抗拉強度越高，越不易發(fā)生徐變和老化；其次，在大跨度膜結(jié)構(gòu)中，膜中應力往往較大，且對膜的安全度要求較高，一般在長期荷載作用下，安全系數(shù)?。丁福诙唐诤奢d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：膜材料本身的強度和彈性常數(shù)有較大的變異性；膜結(jié)構(gòu)計算假定及計算結(jié)果的不精確性；膜材料雙向應力測試與實際情況的差異；紫外線照射下膜材的老化；動靜力下膜材的疲勞；膜材制作和施工過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度及抗撕裂強度。

    2.阻燃

    膜建筑作為永久性或半永久性建筑，膜材本身必須應完全滿足有關(guān)建筑材料防火指標的要求。以日本膜結(jié)構(gòu)大國為例：他們早在20世紀80年代就已把膜結(jié)構(gòu)成功地應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）也早已通過了國家防火測試試驗，但至今仍沒把膜材料作為不燃材料列入國家建筑標準，只是要求針對每個建筑單體膜材通過防火測試，滿足要求即可。一般認為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，對布基的保護程度各不相同，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，聚合物自身的化學不穩(wěn)定；從膜的邊緣或劃傷處由于毛細虹吸水存在微生物的滋生而引起的發(fā)霉變質(zhì)導致材料性質(zhì)的退化。一般來說，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25年，PVC材料工程有的已超過20年，而繼,