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全球膜结构建筑与膜结构材料

膜结构建筑的发展和纺织工业的发展息息相关。20世纪由于化纤工业和玻纤工业的发展，大大拓展了纺织工业的应用领域。由于玻纤和一些合成纤维具有强度高、疏水性好、耐腐蚀、防霉等特性，用其织成的织物再经适当的聚合物涂层和后处理后，可进一步提高其性能和功能，可以广泛地应用于一些大型建筑的屋顶。这种经过特殊处理的纺织材料，一般称之为膜结构纺织材料或膜材料。图1为世界上最大的膜结构建筑——沙特吉大机场候机厅，其建筑面积达42万平方米。

建筑物采用膜结构纺织材料做屋顶有很多优点。涂层织物与砖、瓦、水泥、钢材等传统建筑材料相比，重量要轻得多。用膜结构材料制作的屋顶，重量仅及传统建筑材料制作的1/30。因此，膜结构建筑可大大节约支撑结构和加强材料，降低造价。另外，可以适用于建造大跨度建筑，世界上最大膜结构建筑的跨度可以达到200米，这是砖瓦、水泥等传统建筑无法达到的。因此，膜结构建筑对于建造大型公共场所、设备库房、材料仓库、展览厅、体育场、机场候车室等特别适用，已成为这些建筑的首选目标之一。除此以外，膜结构建筑可以利用膜材料所具有的透明度，在白天节约照明用电；膜结构材料的建筑物还能较好地承受地震等破坏力。与常规结构材料相比，织物建造的屋顶比较轻巧，很容易取下移置别处；当织物有磨损、损坏时，修复也很方便。采用膜结构材料制作屋顶，可以为建筑师们实现奇思妙想提供条件，达到美化城市的目的。

国际上大约在20世纪60年代后期～70年代初期开始出现膜结构建筑群，至今已使用30多年，目前仍保持完好。这说明织物膜结构建筑的使用寿命，可以超过三十年，即可以达到永久性建筑的要求。对于那些要求较低的建筑，可以使用质量稍差的膜结构材料，其使用寿命也可以达到15年～20年，即附合半永久性建筑的要求。目前世界上膜结构建筑已成为时尚，特别是历届奥运会场、世博会展馆等大型建筑，都大量采用膜结构建筑，其实用性、经济性、美观性都得到了充分的体现。这些年来，其应用领域越来越广泛，发展的速度也越来越快。

中国的膜结构建筑发展相对较晚，1997年前国内只有少量小型和中型的膜结构建筑。1997年上海举办第八届全运会，其主体育场的看台挑篷采用膜结构，挑篷面积达到36100平方米可同时容纳8万名观众。这是我国第一次在大型体育场馆采用膜结构建筑的屋顶，为我国采用膜结构建筑掀开了新的一页，对我国膜结构建筑的发展具有重大的影响。上海采用的膜材料为玻纤织物，外表进行聚四氟乙烯树脂涂层（PTFE），全部系进口产品。我国第二个大型膜结构建筑是青岛颐中体育场，总面积为3万m2，采用的膜材料为以涤纶工业丝织造的织物，以PVC进行涂层，其顶面层再覆以聚偏氟乙烯层（PVDF），可容纳6万观众。从此以后，膜结构建筑在我国得到了迅速发展，例如浙江义乌体育场、上海虹口足球场，武汉、郑州、广州以及中小城市（如烟台、威海、秦皇岛等），亦相继建造了运动场馆。除了体育场馆外，如水上乐园、剧场、展览馆、会展中心、加油站、飞机场等亦纷纷出现膜结构建筑。

由于2008年北京将举办奥运会，已有一批运动馆计划采用膜结构建筑。而2010上海举办世博会，将有100多个国家来参展，也需要建设一批永久性、半永久性建筑。2010年广州将举办亚运会，同样需要建设一定规模的运动场馆。可以预见：中国将面临建设膜结构建筑的高峰期，这将为我国膜结构纺织材料的发展提供极好的机遇。

膜结构纺织材料的质量要求：以玻璃纤维织物为基材，表面涂以聚四氟乙烯树脂或硅树脂；以聚酯纤维织物为基材进行PVC涂层，顶层再涂以PVDF（聚偏氟乙烯）或贴PVF膜（聚氟乙烯膜）。在涂层之前，织物需经过预拉伸；

将膨化聚四氟乙烯膜（ePTFE）割裂成众多的扁丝，将扁丝加以捻度纺成纱，并织成布，然后再双面贴上氟聚合物薄膜。还有将乙烯—四氟乙烯共聚物（ETFE）作为膜材料。这两种膜对比前两种相对较少，属于后发展起来的。

要有很好的物理机械性能：包括抗拉强度、模量、抗撕裂强度、耐屈曲性能、基布和涂层之间的剥离强度等，都要求达到很高的要求，以保证膜材料有很好的力学性能，坚牢、耐用。

要有好的耐老化性能：因膜结构材料长期暴露在空气中，受到紫外线幅射的照射。膜材料必须具有抗紫外幅射、抗老化的性能，并且不能因紫外线照射而迅速降解。这就要求不但纤维材料要耐老化，涂层材料也要耐老化。这方面，玻纤织物+聚四氟乙烯涂层的产品有极佳的耐老化性能，目前使用三十年以上而仍能保持较多的剩余强力的，就属于这类产品；而涤纶织物+PVC涂层的产品就要稍差一些。

要有好的自洁性能：膜面材料整年暴露在空气中，极易被沾灰和受到其它污染，影响建筑物的美观。玻纤织物经PTFE涂层、或ePTFE扁丝加捻后织成的织物，两面再贴上氟聚合物膜，这两种织物都具有极佳的自洁性，表面沾上灰尘或其它污