膜結(jié)構(gòu)淺談 
摘要： 簡明介紹膜結(jié)構(gòu)的分類、組成、特性及使用范圍和年限等
關(guān)鍵詞： 膜結(jié)構(gòu) 膜材
膜結(jié)構(gòu)是一種建筑與結(jié)構(gòu)完美結(jié)合的結(jié)構(gòu)體系。它是用高強(qiáng)度柔性薄膜材料與支撐體系相結(jié)合形成具有一定剛度的穩(wěn)定曲面，能承受一定外荷載的空間結(jié)構(gòu)形式。
膜結(jié)構(gòu)建筑作為新的建筑形式于本世紀(jì)五十年代在國際上開始出現(xiàn)，至今已有四十多年的歷史，特別是到了七十年代以后，膜結(jié)構(gòu)的應(yīng)用得到了迅速發(fā)展。膜結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)為建筑師們提供了超出傳統(tǒng)建筑模式以外的新選擇。
膜結(jié)構(gòu)一改傳統(tǒng)建筑材料而使用膜材，其重量只是傳統(tǒng)建筑的三十分之一。而且膜結(jié)構(gòu)可以從根本上克服傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)在大跨度（無支撐）建筑上實(shí)現(xiàn)時(shí)所遇到的困難，可創(chuàng)造巨大的無遮擋的可視空間。其造型自由輕巧、阻燃、制作簡易、安裝快捷、節(jié)能、易于、使用安全等優(yōu)點(diǎn)，因而使它在世界各地受到廣泛應(yīng)用。這種結(jié)構(gòu)形式特別適用于大型體育場(chǎng)館、入口廊道、小品、公眾休閑娛樂廣場(chǎng)、展覽會(huì)場(chǎng)、購物中心等領(lǐng)域。
膜結(jié)構(gòu)從結(jié)構(gòu)方式上大致可分為骨架式（?？诤Ｑ笫澜缛肟谀そY(jié)構(gòu)）、張拉式（青島音樂廣場(chǎng)）、充氣式膜結(jié)構(gòu)3種形式。按膜材特性又可分為永久性膜結(jié)構(gòu)（膜材是使用年限可超過25年）半永久性膜結(jié)構(gòu)（膜材使用年限為10-15年）及臨時(shí)性膜結(jié)構(gòu)（膜材使用年限為3-8年）。
膜結(jié)構(gòu)具有以下特點(diǎn)：
1.藝術(shù)性：膜結(jié)構(gòu)以造型學(xué)、色彩學(xué)為依托，可結(jié)合自然條件及民族風(fēng)情，根據(jù)建筑師的創(chuàng)意建造出傳統(tǒng)建筑難以實(shí)現(xiàn)的曲線及造型。
2.經(jīng)濟(jì)性：對(duì)于大跨度空間結(jié)構(gòu)來說，如果采用膜結(jié)構(gòu)，其成本只相當(dāng)于傳統(tǒng)建筑的二分之一或更少，特別是在建造短期應(yīng)用的大跨度建筑時(shí)，就更為經(jīng)濟(jì)。而且膜結(jié)構(gòu)能夠拆卸，易于搬遷。
3.節(jié)能性：由于膜材本身具有良好的透光率（10-20%），建筑空間白天可以得到自然的漫射光，可以節(jié)約大量用于照明的能源。
4.自潔性：膜材表面加涂的防護(hù)涂層（如PVDF、PTFE等）,具有耐高溫的特點(diǎn)，而且本身不發(fā)粘，這樣落到膜材表面的灰塵可以靠雨水的自然沖洗而達(dá)到自潔的效果。
5.大跨度無遮擋的可視空間
用于建筑膜結(jié)構(gòu)的膜材，依涂層材不同大致可分為PVC膜與PTEF膜，膜材的正確選定應(yīng)考慮其建筑的規(guī)模大小、用途、形式，使用年限及預(yù)算等綜合因素后決定。
1.PVC膜（PVC-Coated Polyester）
PVC膜材在材料及加工上都比PTFE膜便宜，且具有材質(zhì)柔軟，易施工的優(yōu)點(diǎn)。但在強(qiáng)度、耐用年限、防火性等性能上較PTFE膜差。PVC膜材是由聚脂纖維織物加上PVC涂層（聚氯乙烯）而成，一般建筑用的膜材，是在PVC涂層材的表面處理上，涂以數(shù)micron厚的壓克力樹脂(acrylic)，以改善防污性。但是，經(jīng)過數(shù)年之后就會(huì)變色、污損、劣化。一般PVC膜的耐用年限，依使用環(huán)境不同在5~8年。為了改善PVC膜材的耐侯性，近年來已研發(fā)出以氟素系樹脂于PVC涂層材的表面處理上做涂層,以改善其耐侯性及防污性的膜材。
2.PVDF
PVDF是二氟化樹脂（Polyvinylidene Fluoride）的略稱，在PVC膜表面處理上加以PVDF樹脂涂層的材料稱為PVDF膜。PVDF膜與一般的PVC膜比較，耐用年限改善至7~10年左右。
3.PVF
PVF是一氟化樹脂（Polyvinyl Fluoride）的略稱。PVF膜材是在PVC膜的表面處理上以PVF樹脂做薄膜狀薄片（laminate）加工，比PVDF膜的耐久性更佳，更具有防沾污的優(yōu)點(diǎn)。但因?yàn)榧庸ば浴⑹┕ば耘c防火性都不佳，所以使用用途受到限制。
4.PTFE膜（PTFE Coated Fiberglass）
PTFE膜是在超細(xì)玻璃纖維織物上，涂以聚四氟乙烯樹脂而成的材料。PTFE膜最大的特微就是耐久性、防火性與防污性高。但PTFE膜與PVC膜比較，材料費(fèi)與加工費(fèi)高，且柔軟性低，在施工上為避免玻璃纖維被折斷，須有專用治工具與施工技術(shù)。
A.耐久性：涂層材的PTFE對(duì)酸、鹼等化學(xué)物質(zhì)及紫外線非常安定，不易發(fā)生變色或破裂。玻璃纖維在經(jīng)長期使用后，不會(huì)引起強(qiáng)度劣化或張力減低。膜材顏色一般為白色、透光率高，耐久性在25年以上。
B.防污性：因涂層材為聚四氟乙烯樹脂，表面摩擦系數(shù)低，所以不易污染，可藉由雨水洗凈。
C.防火性：PTFE膜符合近所有國家的防火材料試驗(yàn)合格的特性，可替代其它的屋頂材料做同等的使用用途。
 
膜結(jié)構(gòu)的裁剪制作方法 (
1．裁剪方法簡介
    膜結(jié)構(gòu)的裁剪拼接過程無論如何都是會(huì)有誤差的，這是因?yàn)槭紫扔闷矫婺て闯煽臻g曲面就一定會(huì)有誤差，其次膜布是各向異性非線性材料，在把它張拉成曲率變化多端的空間形狀時(shí)，不可避免的會(huì)與初始設(shè)計(jì)形狀有出入。迄今為止，已建立了很多種方法來處理這一問題。很難評(píng)價(jià)哪個(gè)方法的精確度一定就高，但還是有幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)可以用來判斷這些裁剪方法是否實(shí)用。那就是可靠性、靈活性和完成時(shí)間。
    2．膜結(jié)構(gòu)交互式裁剪過程
    裁剪縫的布置
    布置膜結(jié)構(gòu)表面裁剪縫時(shí)要考慮以下幾個(gè)因素:
    1）表面曲率
    以前的裁剪方法都無法給出曲面任一點(diǎn)處的曲率。而本軟件因?yàn)椴捎玫氖乔婺卧?，所以可以得到每個(gè)單元的曲率。如果相鄰單元曲率相差很大，說明在這個(gè)位置，曲面扭曲的很嚴(yán)重，如果裁剪縫在此處不切斷重新開始，那么裁剪膜塊的邊界在此處就會(huì)有很大的弧形。從相鄰單元曲率的變化趨勢(shì)，可以判斷出測(cè)地線的大致走向。