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什么是ETFE膜結構

文章出處:卓越膜結構作者:卓越網絡部發表時間:2022-01-06 17:52:58閱讀:
膜結構中的ETFE膜:
  ETFE的中文名為乙烯-四氟乙烯共聚物。ETFE膜材的厚度通常小于0.20mm,是一種透明膜材。 2008年北京奧運會國家體育館及國家游泳中心等場館中將采用這種膜材料。
  ETFE膜材常做成氣墊應用于膜結構中。最早的ETFE工程已有20余年的歷史,而最著名的要數英國的伊甸園了。
  ETFE膜是透明建筑結構中品質優越的替代材料,多年來在許多工程中以其眾多優點被證明為可信賴且經濟實用的屋頂材料。該膜是由人工高強度氟聚合物(ETFE)制成,其特有抗粘著表面使其具有高抗污,易清洗的特點。通常雨水即可清除主要污垢。
  ETFE膜使用壽命至少為25-35年,是用于永久性多層可移動屋頂結構的理想材料。該膜材料多用于跨距為4米的兩層或三層充氣支撐結構,也可根據特殊工程的幾何和氣候條件,增大膜跨距。膜長度以易安裝為標準,一般為15-30米。小跨度的單層結構也可用較小規格。
  ETFE膜達到B1、DIN4102防火等級標準,燃燒時也不會滴落。且該膜質量很輕,每平方米只有0.15-0.35公斤。這種特點使其即使在由于煙、火引起的膜融化情況下也具有相當的優勢。
  根據位置和表面印刷的情況,ETFE膜的透光率可高達95%。該材料不阻擋紫外線等光的透射,以保證建筑內部自然光線。通過表面印刷,該材料的半透明度可進一步降低到50%。根據幾何條件及膜的層數,其K值可高達2.0W/m2K。耗能指數以一個三層印刷的膜為例可達到0.77。
  由于其優秀品質,ETFE膜幾乎不需日常保養??蓪ζ溆捎跈C械損壞的屋頂進行簡單檢查(一年一次為宜),并根據需要就地維修。同時也可檢查通風系統,更換過濾裝置。
  ETFE膜完全為可再循環利用材料,可再次利用生產新的膜材料,或者分離雜質后生產其它ETFE產品。ETFE與PVC,PTFE完全不同,就像大家了解的汽車一樣,歐1到歐2比較容易,而歐2到歐3就完全不同了。
  初步分析,鳥巢改用PTFE有以下幾點原因:
  1,其膜面積至少比水立方還要大一半,這么大的面積應用,在世界上是沒有的,膜結構與鋼結構的銜接有很大難度;
  2,其大面積開啟式屋頂更增加了設計與施工難度,恐怕也是目前世界上獨一無二的;
  3,規避風險,兩個奧運主場館,既然水立方用ETFE,鳥巢改用PTFE也在情理之中;
  4,ETFE確實有優點,但也確實有缺點,而鳥巢更需要PTFE的優點,換句話講,PTFE更適合鳥巢,包括從結構等各個角度;
    ETFE膜的出現為現代建筑提供了一個創新解決方案。由這種膜材料制成的屋面和墻體質量輕,只有同等大小的玻璃質量的1%;韌性好、抗拉強度高、不易被撕裂,延展性大于400%;耐候性和耐化學腐蝕性強,熔融溫度高達200℃,并且不會自燃。
  作為大型比賽場館的建筑材料用ETFE膜,更大的優勢還在于它們可以加工成任何尺寸和形狀,滿足大跨度的需求,節省了中間支承結構。作為一種充氣后使用的材料,它可以通過控制充氣量的多少,對遮光度和透光性進行調節,有效地利用自然光,節省能源,同時起到保溫隔熱作用。
  不僅如此,這種膜還具有自清潔功能,使灰塵不易附在其表面,清潔周期大約為5年。這種材料另一大優點就是可在現場預制成薄膜氣泡,方便施工和維修。另外成本合理也是其極具競爭力的另一優勢,覆蓋層加上結構的費用只有玻璃的一半,而使用壽命卻長達25年。
  ETFE膜材在世界上的應用已有二十幾年的歷史,但國內ETFE膜材的研究與工程應用至今仍屬空白。
  目前國內對ETFE這種新型薄膜材料的了解僅限于國外生產商提供的有關資料以及來自國外典型工程的直觀感覺。
  
正視ETFE的缺點
    對于它的各式各樣的配套裝置來說,ETFE并不是一種完美無缺的材料。ETFE材料的典型用法是,將它們兩層或三層“焊接”在一起,平放著運送到工地。然后使它們膨脹成面板或“墊子”。這些“部件”需要“半連續”(semi-continuous)的空氣壓力,以保持它們穩定和提供給它們加熱的裝置,最多的是插入它們邊緣的細軟管。
    這些空氣供應線與一個計算機系統連接,對“墊子”內部的壓力進行監控。這個系數還能“喂入”空氣,或從里面排出空氣,使其進入更多的光線,或使其更陰暗。這意味ETFE“墊子”成了建筑物的一件有活力的“充氣夾克”。在某些裝置中,這些控制程序是利用光傳感器進行的。當然,許多工程不要求這樣復雜。
    維克多福伊特克公司的北美分部總經理愛德華?佩克說:“你必須就具體項目進行評估,弄清使用ETFE的目的。是為了建筑物的形象,為了透明度,為了結構,或是為了節能?”對于小規模的項目或住宅工程,他建議不要使用ETFE材料。
    從聲學的角度來看,ETFE材料有一定的缺陷。ETFE“墊子”系統被用于屋頂時,可能增大雨聲。因為這些“墊子”拉緊像一面鼓。制造商開發了幾種消聲技術,包括在ETFE“墊子”內安放聚碳酸脂片,但使用還不廣泛。
    ETFE材料在室內應用,例如作為辦公室的墻面,表現出另外的聲學問題。ETFE材料比玻璃和木頭傳送更多的聲音。這使它不宜用于機場附近的會議中心或會議室。相反,ETFE材料對“自含的”(self-contained)的噪聲區——例如水上公園有益的。從墻壁和地面反射聲音,并且通過屋頂散發出去。
    但是,消除的這些問題的研究正在進行之中,并且,使用ETFE材料的建筑已經在更多的地方出現。維克多福伊特克公司明年在美國將建設8項工程(在世界上預定的工程超過100個)。目前正在為一幢美國聯邦大樓完成一個中庭屋頂。佩克希望,以后的工程將證明是ETFE材料在美國的一個轉折點。ETFE材料已被用于北京國家水上運動中心,2012年倫敦奧運會也可能有幾項工程使用。

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