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1、新型建筑材料新型建筑材料世博篇世博篇 胡玲一、膜结构材料n在全长1045米、宽约100米的世博轴上，由13根大型桅杆、数十根斜拉索和巨大的幕布巧妙组成了中国第一、世界罕见的索膜索膜结构建筑结构建筑。6个形似喇叭的“阳光谷”，其中最大的上面直径99米，下面直径20米，其钢结构由1700个单元构建而成，每个单元又由3个杆件和1个节点组成，节点误差要小于5毫米。日本馆“发电膜”：全球首次应用n发电膜：含太阳能发电装置的超轻薄膜，用来发电，以达到零排放。n作为世界上首次采用“发电膜”技术的场馆，日本馆外墙使用的太阳能电池能自主产生能源。日本馆的弧形穹顶上有三个呼吸孔、三座排热塔以及透明夹层皮肤。日本馆
2、选择了透光、轻质高强、可回收利用的夹层薄膜乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFE）作为建筑表皮系统，夹层中埋设有曲面太阳能电池为建筑提供绿色辅助能源。这张高透光性发电膜通过吸收太阳光后自主发电，正常可提供整个日本馆供电系统1/4的电力。透光发电膜还会随着日光及夜晚的演出情况变换各种“表情”。据悉，日本馆在建造过程中通过使用“发电膜”和“循环呼吸柱”，实现了将钢筋的使用量削减至普通建筑物的60%。n同时，设在建筑表皮上的喷雾系统可降温而不湿衣。呼吸孔与排热塔用于室内外空气的交换，强化冷暖空气流通，同时具有采光、收集雨水、散水降温的“呼吸”功能，可减少空调能耗和照明用电。德国馆德国馆n展馆由自然景区和展馆
3、主体组成，外墙包展馆由自然景区和展馆主体组成，外墙包裹透明的裹透明的银色发光建筑膜银色发光建筑膜，主体由四个头，主体由四个头重脚轻、变形剧烈、连成整体却轻盈稳固重脚轻、变形剧烈、连成整体却轻盈稳固的不规则几何体构成，阐释了的不规则几何体构成，阐释了“和谐城市和谐城市”的主题。的主题。二、膜结构 n膜结构(Membrane)是20世纪中期发展起来的一种新型建筑结构形式,是由多种高强薄膜材料(PVC或Teflon)及加强构件(钢架、钢柱或钢索)通过一定方式使其内部产生一定的预张应力以形成某种空间形状,作为覆盖结构,并能承受一定的外荷载作用的一种空间结构形式.（1）类型n膜结构可分为充气膜结构和张拉
4、膜结构两大类.充气膜结构是靠室内不断充气,使室内外产生一定压力差(一般在1030水柱之间),室内外的压力差使屋盖膜布受到一定的向上的浮力,从而实现较大的跨度.张拉膜结构则通过柱及钢架支承或钢索张拉成型,其造型非常优美灵活.n膜结构所用膜材料由基布基布和涂层涂层两部分组成.n基布基布主要采用聚酯纤维和玻璃纤维材料;n涂层材料涂层材料主要聚氯乙烯和聚四氟乙烯。（2）膜结构材料类型）膜结构材料类型膜材分类膜材分类 n目前建筑膜材广泛认可的标准是日本目前建筑膜材广泛认可的标准是日本JISA-93所规定的所规定的A、B、C三类，是根据其防火性能的优劣来划分的。三类，是根据其防火性能的优劣来划分的。A类类
5、最好，以玻璃纤维织物为基材涂聚四氟乙烯（最好，以玻璃纤维织物为基材涂聚四氟乙烯（PTFE）而成；而成；B类类次之，以玻璃纤维织物为基材涂次之，以玻璃纤维织物为基材涂PVC而成；而成；C类类是三类中最次的，以聚酯（涤纶）织物为基材涂是三类中最次的，以聚酯（涤纶）织物为基材涂 PVC而成。而成。n按涂层材料分，有聚四氟乙烯（按涂层材料分，有聚四氟乙烯（PTFE）、聚偏氟乙烯）、聚偏氟乙烯（PVDF）、）、聚氟乙烯聚氟乙烯（PVF）、聚氯乙烯（）、聚氯乙烯（PVC）、聚）、聚氨酯（氨酯（PU）、橡胶等。）、橡胶等。PTFE建筑膜材建筑膜材nPTFE膜材是在超细玻璃纤维织物上涂以聚膜材是在超细玻璃纤维
6、织物上涂以聚四氟乙烯树脂而成的材料。这种膜材有较四氟乙烯树脂而成的材料。这种膜材有较好的焊接性能，有优良的抗紫外线、抗老好的焊接性能，有优良的抗紫外线、抗老化性能和阻燃性能。另外，其防污自洁性化性能和阻燃性能。另外，其防污自洁性是所有建筑膜材中最好的，但柔韧性差，是所有建筑膜材中最好的，但柔韧性差，施工较困难，成本高。施工较困难，成本高。n永久性的永久性的PTFE膜：把玻纤织物多次快速放膜：把玻纤织物多次快速放入特氟隆熔体中，使织物两面皆有均匀的入特氟隆熔体中，使织物两面皆有均匀的特氟隆涂层。特氟隆涂层。（3）典型膜材及特点玻纤玻纤PVC建筑膜材建筑膜材n这种膜材开发和应用得比较早，通常规定这
7、种膜材开发和应用得比较早，通常规定PVC涂层涂层在玻璃纤维织物经纬线交点上的厚度不能少于在玻璃纤维织物经纬线交点上的厚度不能少于0.2mm，一般涂层不会太厚，达到使用要求即可。，一般涂层不会太厚，达到使用要求即可。为提高为提高PVC本身耐老化性能，涂层时常常加入一些本身耐老化性能，涂层时常常加入一些光、热稳定剂，浅色透明产品宜加一定量的紫外吸光、热稳定剂，浅色透明产品宜加一定量的紫外吸收剂，深色产品常加炭黑做稳定剂。另外对收剂，深色产品常加炭黑做稳定剂。另外对PVC的的表面处理还有很多方法，可在表面处理还有很多方法，可在PVC上层压一层极薄上层压一层极薄的金属薄膜或喷射铝雾。的金属薄膜或喷射铝
8、雾。n主要特点是强度低、弹性大、易老化、徐变大、自主要特点是强度低、弹性大、易老化、徐变大、自洁性差，但价格便宜，容易加工制作，色彩丰富，洁性差，但价格便宜，容易加工制作，色彩丰富，抗折叠性能好。抗折叠性能好。玻纤有机硅树脂建筑膜材玻纤有机硅树脂建筑膜材n有机硅树脂具有优异的耐高低温、拒水、抗氧化等特点，该膜材具有高的抗拉强度和弹性模量，另外还具有良好的透光性。目前这种膜材应用的不多，生产厂家也较少。玻纤合成橡胶建筑膜材玻纤合成橡胶建筑膜材n合成橡胶（如丁腈橡胶，氯丁橡胶）韧性好，对阳光、臭氧、热老化稳定，具有突出的耐磨损性、耐化学性和阻燃性，可达到半透明状态，但由于容易发黄，故一般用于深色涂
9、层。ETFE建筑膜材建筑膜材 n由由ETFE（乙烯（乙烯-四氟乙烯共聚物）生料直接制成。四氟乙烯共聚物）生料直接制成。nETFE不仅具有优良的不仅具有优良的抗冲击性能抗冲击性能、电性能电性能、热稳定性热稳定性和和耐化学腐蚀性耐化学腐蚀性，而且，而且机械强度高机械强度高，加工性能好加工性能好。这。这种膜材透光性特别好，号称种膜材透光性特别好，号称“软玻璃软玻璃”，质量轻，只，质量轻，只有同等大小玻璃的有同等大小玻璃的1%；韧性好、抗拉强度高、不易被；韧性好、抗拉强度高、不易被撕裂，延展性大于撕裂，延展性大于400%；耐候性和耐化学腐蚀性强，；耐候性和耐化学腐蚀性强，熔融温度高达熔融温度高达200
10、；可有效的利用自然光，节约能源；可有效的利用自然光，节约能源；良好的声学性能。自清洁功能使表面不易沾污，且雨良好的声学性能。自清洁功能使表面不易沾污，且雨水冲刷即可带走沾污的少量污物，水冲刷即可带走沾污的少量污物，清洁周期大约为清洁周期大约为5年年。另外，另外，ETFE膜可在现成预制成薄膜气泡，方便施工和膜可在现成预制成薄膜气泡，方便施工和维修。维修。nETFE也有不足，如外界环境容易损坏材料而造成漏气，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、候维护费用高等，但是随着大型体育馆、游客场所、候机大厅等的建设，机大厅等的建设，ETFE更突显自己的优势
11、。更突显自己的优势。ETFE张拉膜张拉膜a、轻质：n张力结构自重小的原因在于它依靠预应力形态而非材料来保持结构的稳定性。从而使其自重比传统建筑结构的小得多，但却具有良好的稳定性。其重量只是传统建筑的三十分之一。建筑师可以利用其轻质大跨的特点设计和组织结构细部构件，将其轻盈和稳定的结构特性有机地统一起来。（4）膜结构材料的特点）膜结构材料的特点b、透光性：n透光性是现代膜结构最被广泛认可的特性之一。膜材的透光性可以为建筑提供所需的照度，这对于建筑节能十分重要。对于一些要求光照多且亮度高的商业建筑等尤为重要。通过自然采光自然采光与人工采光的综合利用，膜材透光性可为建筑设计提供更大的美学创作空间。夜
12、晚夜晚，透光性将膜结构变成了光的雕塑光的雕塑。c、柔性：n张拉膜结构不是刚性的，其在风荷载或雪荷载的作用下会产生变形。膜结构通过变形来适应外荷载，在此过程中荷载作用方向上的膜面曲率半径会减小，直至能更有效抵抗该荷载。n张拉膜结构的独特曲面外形使其具有强烈的雕塑感。膜面通过张力达到自平衡。负高斯膜面高低起伏具有的平衡感使体型较大的结构看上去像摆脱了重力的束缚般轻盈地飘浮于天地之间。无论室内还是室外这种雕塑般的质感都令人激动。夜晚的灯光使夜晚的灯光使膜结构具有强膜结构具有强烈的雕塑感烈的雕塑感d、雕塑感：e、安全性：n按照现有的各国规范和指南设计的的轻型张拉膜结构具有足够的安全性。轻型结构在地震等
13、水平荷载作用下能保持很好的稳定性。nf.自洁性自洁性 膜的表层光滑，具有弹性，大气中的灰尘、化学物质的微粒极难附着与渗透，经雨水的冲刷建筑膜可恢复其原有的清洁面层与透光性。ng.修补这种结构非常方便修补这种结构非常方便 比如，射枪或者是尖锐的东西戳进去后，监控的电脑会自动显现出来。如果破了一个洞，只需用不干胶一贴就行了；nh.施工周期短；施工周期短；意大利馆意大利馆二、透明混凝土n展馆采用新型材料透明混凝土，实现不同透明度的渐变，显示建筑内外部的温度、湿度等。n透明混凝土砖成分有普通混凝土和玻璃纤维组成的，因此这种新型混凝土便可透过光线。n透明混凝土是由匈牙利建筑师阿隆 罗索尼奇发明，并通过展
14、览迅速在业界传播。具建筑师本人说透明混凝土的灵感来自于他在布达佩斯看到的一件艺术作品，它是由玻璃和普通的混凝土做的，这两者的结合启发了他。数以千计的玻璃纤维形成一个数以千计的玻璃纤维形成一个矩阵，平行排列在石块（透明矩阵，平行排列在石块（透明混凝土构成的）内外的两个表混凝土构成的）内外的两个表面。在石块较暗的表面，能清面。在石块较暗的表面，能清晰地看到较亮表面图像的轮廓，晰地看到较亮表面图像的轮廓，甚至连颜色也能和原来保持一甚至连颜色也能和原来保持一致。这种特别的效果，将会彻致。这种特别的效果，将会彻底颠覆你对混凝土的印象。底颠覆你对混凝土的印象。芬兰馆芬兰馆三、纸塑复合材料n白色外墙采用了白
15、色外墙采用了一种新型一种新型纸塑复纸塑复合材料合材料，这种来，这种来自芬兰的创新建自芬兰的创新建材将通过上海世材将通过上海世博会芬兰馆首次博会芬兰馆首次大规模应用和展大规模应用和展示。示。n芬兰馆的芬兰馆的“鱼鳞外墙鱼鳞外墙”以标签纸和塑料的边角余以标签纸和塑料的边角余料为主要原料，表面坚硬耐磨，水分含量低，自料为主要原料，表面坚硬耐磨，水分含量低，自重轻，不褪色。重轻，不褪色。四、四、国产高性能氟碳涂料国产高性能氟碳涂料n由多种红色组合而成的“中国红”外立面板能够在白昼阳光折射、夜间灯光投射及不同视觉高度等条件下，形成统一的具有沉稳和经典视觉效果的红色。让“中国红”如此夺目的就是国产高性能氟
16、碳涂料，其颜色生命期长达1520年。中国国家馆五、五、新型环保塑木材料新型环保塑木材料n馆周围大片红木色的地板：这些地板既有木材的质感，也有木料的纹路，但事实上这些地板并不是木头制成的，而是一种名叫塑木的新型环保材料。n塑木的主要成分是塑料和天然纤维，是采用特殊工艺如挤出、注塑、模压等将塑料和天然木质纤维加工成型的产品。与传统木材相比，塑木最大的优势就是对环境贡献大，节省木材有利于保护生态环境、不需要油漆避免对环境的污染、不怕水、在10年左右的使用周期结束报废后可回收利用不产生二次污染的优点。据了解，塑木主要用于室外园林景观和亲水景观，使用年限是普通木材的310倍。六、六、太阳能电池板太阳能电池板：光伏建筑一体化材料n中国馆采取了利用68米平台和60米观景平台铺设单晶太阳能组件的方案，总装机容量达302千瓦。中国馆的60米观景平台四周采用特制的透光型“双玻组件”太阳能电池板，用这种“双玻组件”建成的玻璃幕墙，既具有传统幕墙的功能，又能够将阳光转换成清洁电力，一举两得。七、藤条板七、藤条板 西班牙馆n展馆是一座复古而创新的“藤条篮子”建筑，外墙由藤条装饰，通过钢结构支架来支撑，呈现波浪起伏的流线型。阳光可透过藤条缝隙，洒落在展馆内部。整座建筑采用天然藤条编织成的一块块藤板作外立面，整体外形呈波浪式，看上去形似篮子，每块藤板颜色不一。