ETFE建筑膜材在我国膜结构中的应用

国家水立方体育馆中心(选用德国ETFE膜材)

　　膜结构建筑是近几十年发展起来的一种采用新型材料的全新结构形式，因其特有的优点成为建筑行业的一枝独秀。而ETFE建筑膜材作为膜结构的新兴膜材，以其优越的材料特性将很快成为我国建筑膜材市场的主力军。

　　 1、ETFE建筑膜材的特点

　　 ETFE建筑膜材，由ETFE（乙烯-四氟乙烯共聚物）生料直接制成。ETFE不仅具有优良的抗冲击性能、电性能、热稳定性和耐化学腐蚀性，而且机械强度高，加工性能好。这种膜材透光性特别好，号称“软玻璃”，质量轻，只有同等大小玻璃的1％；韧性好、抗拉强度高、不易被撕裂，延展性大于400％；耐候性和耐化学腐蚀性强，熔融温度高达200℃；可有效的利用自然光，节约能源；良好的声学性能。ETFE膜自清洁功能使其表面不易沾污，且雨水冲刷即可带走沾污的少量污物，清洁周期大约为5年。另外，ETFE膜可在现成预制成薄膜气泡，方便施工和维修。当然ETFE也有不足，如外界环境容易损坏材料而造成漏气，维护费用高等，但是随着大型体育馆、游客场所、候机大厅等建设的增多，ETFE更加突显了自己的优势。

　　 2、ETFE建筑膜材在我国的应用

　　 膜结构建筑是近几十年发展起来的一种采用新型材料的全新结构形式。作为空间结构体系的新成员，它集建筑学、结构力学、精细化工与材料科学、计算机技术等为一体，借鉴现代造型艺术与技术美学的成就，以灵活多变的建筑造型、优异的受力特性受到了建筑师和结构师们的青睐。膜结构外观造型新颖独特，内部空间给人一种梦幻般的感觉，很大程度上满足了现代人的审美观念。

　　 近年来，ETFE建筑膜材的应用在很多方面可以取代其他产品而表现出强大的优势和市场前景。生产这种膜材的公司很少，只有日本旭硝子、德国科威尔等少数几家公司可以提供ETFE建筑膜材，这种膜材的研发和应用在国外发达国家也不过十几年的历史。

　　 目前国内膜结构发展振奋人心。随着一些大型体育馆、候机大厅等建设以及2008年北京奥运会及2010年上海世博会和广州亚运会等国际盛会的举办，为中国膜结构的发展带来了机遇和挑战。例如北京奥运会场馆“水立方”膜结构采用进口ETFE建筑膜材，是目前国内*大的ETFE膜材结构建筑。“水立方”采用双层ETFE充气膜结构，共1437块气枕，每一块都好像一个“水泡泡”，气枕可以通过控制充气量的多少，对遮光度和透光性进行调节，有效地利用自然光，节省能源，并且具有良好的保温隔热、消除回声，为运动员和观众提供温馨，安逸的环境，并做到了艺术、科技、环保的完美结合。“鸟巢”采用双层膜结构，外层用ETFE防雨雪防紫外线，内层用PTFE达到保温、防结露、隔音和光效的目的。

　　 近年来，ETFE膜材的应用在很多方面可取代其他产品而表现出强大优势和前景。虽然市场需求量日益增大，但一时间难以满足市场需求。一方面，在膜材方面，中国起步晚，整体技术水平低，大部分膜材还主要依靠进口；另一方面，目前我国具有ETFE建筑膜材加工制作、安装能力的公司也很少。

　　 3、ETFE建筑膜材施工质量控制

　　 3.1、膜材加工制作质量控制

　　 膜材的主要加工流程包括：进料→检验膜材→膜片下料编号→膜片编排放样→膜片初粘→驳接→包装。由于膜材的裁剪、包装过程都较为复杂，各种角度变化较多，且加工精度要求非常高，需要在制作过程中要加强质量管理，保证制作精度。具体的控制点为：对加工机械与设备进行全面检查、检验；按照《膜材加工制作工艺流程》的要求，认真做好膜材热合强度试验。并交由QC检验合格；加工班长对参与膜材加工的人员进行严格的培训与技术交底；下料员对技术交、底领会后，再次校对膜材品种、型号、颜色，并熟悉每一片膜材尺寸，准确下料，并做好标记；按顺序整齐叠放好裁剪的膜材；加工人员按缝合料，在顺序取缝合前并再次与找形裁剪图进行校对；加工时严格按照该种膜材规定的热合温度与热合时间进行操作；QC人员对热合后的半成品、成品进行热合质检，对成品签发检验合格证；对加工好的膜材进行编号与打包，交物流组发往项目所在工地。

　　 3.2 膜材安装质量控制

　　 在膜材运输过程中要尽量避免重压、弯折和损坏。同时在运输时也要充分考虑安装次序，尽量将膜体一次运送到位，避免膜体在场内的二次运输，减少膜体受损的机会。膜体安装包括膜展开、连接固定、吊装到位和张拉成形四个部分。做好膜材安装工作，主要把握以下几个方面：膜材安装前，钢结构的挑梁宜加临时支撑或平衡索，确保钢结构在膜材安装中受力平衡；在膜材安装前，对钢结构在尺寸进行测量复核；膜材在安装时不得划伤，并保持膜材的整洁；灯光或其他热源与膜材保持一定距离，膜材的表面温度不得大于70℃。

　　 安装质量的总体要求是：膜面无渗漏，无明显褶皱，不得有积水；膜面颜色均匀，无明显污染串色；连接固定节点牢固，排列整齐；缝线无脱落；无超张拉；膜面无大面积拉毛蹭伤。

　　 4、ETFE建筑膜材在我国的发展面临的机遇与困境

　　 4.1 面临的机遇

　　 中国现代空间结构的发展受到了西方国家先进技术的影响。近几年来，在膜结构应用上显示了活跃的趋势。虽然一开始工程规模不大，但已逐渐扩展到更大的面积和跨度。所采用的技术与材料在某种程度上还要依靠国外，但预计会有更多的工程依靠自己的力量来完成。在过去十年中，中国的许多城市都在筹划建设新的体育设施。由于其重量很轻的优点，膜结构往往被采用。体育建筑可以说是膜结构在中国应用的突破口。1997年之前，只建造了少量的小型与中型的膜结构，同年在上海举行的第七届全国运动会，膜结构被用在主体育场的看台挑篷，总面积36100m2。这是中国*一次将膜材制成的屋顶用在大面积的**性建筑上，具有深远的影响。膜结构还可用来覆盖各种不同的小型建筑，如加油站、收费站、服务中心、大门入口以及遮阳设施等。虽然每个工程的面积只有几百平方米，但工程的数量很多，把全国的工程加起来，膜材的数量就很可观了。 从多年来国内外的实践经验来看，由于新材料、新形式的不断出现，膜结构具有强大的生命力，必将是21世纪建筑结构发展的主流。而ETFE建筑膜材以其优良的材料特性，必将成为市场的主流膜材，其发展前景可观，市场潜力巨大，面临着良好的发展契机。

　　 4.2 面临的困境

　　 一方面，目前ETFE膜材在我国的发展也遇到一些困难，一方面，国内对ETFE膜材的认识和研究尚属初始阶段，材料技术、工程经验的不足使得ETFE膜材在国内应用还很少，使得ETFE膜材良好的材料性能优点无法得到充分展现，给人一种“怀才不遇”的感觉。另一方面，ETFE建筑膜材也有不足之处，如外界环境容易损坏材料而造成漏气，维护费用高等。目前生产这种膜材的公司很少，只有美、日、德几国的少数几家公司可以提供ETFE膜材，虽然在我国的市场需求潜力巨大，但因我国尚且缺乏相关生产技术，膜材产品全靠国外企业供给，受国际经济贸易等诸多因素影响，甚至缺乏具有相关技术的安装公司。

　　 5、结语

　　 ETFE建筑膜材的发展在中国才刚刚起步，相关的技术指导大多只能靠借鉴国外的规范和经验进行。但该膜材的轻质、高强、韧性好，具有优良的抗冲击性能、电性能、热稳定性和耐化学腐蚀性、造型丰富、自洁性及绿色环保等优点，这些都是其他膜材无法比拟的优点。随着该项技术的不断的完备和普及，ETFE建筑膜材在中国一定会拥有广阔的发展前景。