膜結構性能簡介—義烏市奧博膜結構工程有限公司

日期：2012-03-08 閱讀數：1639

一、膜材料的力學性能

    膜結構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，使用時又易發生應力松弛和徐變，因而在膜結構分析計算中如何正確地確定膜材料的各項力學參數及本構關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關系。 

      二、膜材料的物理性能

    隨著膜結構分析理論和設計施工經驗的不斷成熟和完善，膜結構已從眾多的現代建筑形式中異軍突起，越發地受到人們的青睞，吸引著眾多的建筑、結構工程師們來設計建造現代大中小型永久性或半永久性的膜結構建筑。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，對于膜結構而言，任何情況下不允許膜中有無應力狀態。在高應力狀態下，膜材料的抗拉強度越高，越不易發生徐變和老化；其次，在大跨度膜結構中，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，安全系數取６～８，在短期荷載作用下，安全系數取４。安全系數考慮了以下幾種不利因素：膜材料本身的強度和彈性常數有較大的變異性；膜結構計算假定及計算結果的不精確性；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，膜結構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建筑材料防火指標的要求。以日本膜結構大國為例：他們早在20世紀80年代就已把膜結構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有關，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霉變質導致材料性質的退化。一般來說，PTFE材料的質保期在25年以上，PVC材料質保期在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,