ETFE膜结构在建筑中的应用

全国中文核心期刊　新　建巍　中国科技核心期刊　ＥＴＦＥ膜结构在建筑巾的应用　张英　（１　海太阳膜结构宵限公司，ｊ　海２０００３０）　摘要：乙烯四氟乙烯ＥＴＦＥ膜　作为特殊建筑材料，基ｊ　其优越的乐光　能、材料及结构轻盈　仃特　，逐渐做Ｊ　泛用于　商　ｋｔｔ　ｒ歧重、机物温审、ｌ　速收费站等址筑结构　｝１。通过ＥＴＦＥ材料膜　构Ｉ　史例，介绍　层ＥＴＦＥ构成心｝｝ｊ，舣』　或多』　ＦＥ　（　枕￣．Ｊ／＆／，；ＺＩＩｊ，及ＥＴＦＥ与　ＦＥ或ＰＶＣ史叉构成Ｊ　。　关键词：ＥＴＦＥ：ＰＴＦＥ；ＰＶＣ：ｆ　Ｊ　ⅢＦ　：　ＦＥ　枕：ＥＴＦＥ膜绵卡句　中图分类号：ＴＵ３３　文献标识码：Ａ　文章编号：ｌ００１—７０２Ｘ（２０１９）０１—０１３８—０４　Ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＥＴＦＥ　ｍｅｍｂｒａｎｃｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｉｎ　ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ　ＺＨＡＮＧ　Ｙｉｎｇ　（Ｓｌｍｎｇｌｍｉ　Ｓｕｎ　Ｍｅｔａ１）ｒａｎｅ　Ｓｔｒｕ￣’［１ＩＦｅ　Ｃｏ．Ｉ，ｔｄ．－Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０００３０，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＥＴＦＥ　ａｓ　ｓｐｅ｛‘ｉａｌ　ｈｕｉｈｌｉｎｇ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ａｒｅ　ａｃ（’ｅｐｉｃ（１　ｂｙ　ＳＯ（‘ｌｅｔ）ｇｒａｄｕａｌｌｙ　ａｎｄ　ｗｉｄｅｌｙ　ｕｓｅｄ　ｉｎ‘’ｏｉｎｎｌｅｒ（‘ｉａｌ　ａｌｒｉｕｍｔ　ｐｌａｎｔ　ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ，ｈｉｇｈｗａｙ　ｔｏｌｌ　ｇａｔｅ　ａｎｄ　ｏｔｈｅｒ　ａ　ｄｄｔｅｃｔｕｒａｌ　ｓ，ｔｒｕｅ｜ｕｒｅｓ　ｉｔｓ　ｕｎｉｑｕｅ　ｔ’ｈａｒａ（‘ｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｓｕｃｈ　ａｓ　ｓｕｐｍ＇ｉｏｒ　ｌｉｇｈｔｉｎｇ　ｌ、　＇ｍ１ａｎｃｅ·　ｌｉｇｈｔ　ｗｅｉｇｈｔ　ｆｏｒ　ｍａｌｅ［‘ｉａｌ　ａｎｄ　ｓｔｒｕ（·ｌｕｒｅ．Ｗｈｏｌｅ　ａｒｌｋ　ｌｅｓ　ｗｉｌｌ　ｇｊ、　Ｐ　ａｌｌ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｌｉｏｎ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ＥＴＦＥ（‘ｏｍｐｌｅｔｅｄ　ｔ’ａｓ￣－ｓｔｕｄｉｅｓ　ｉｍ‘ｌｕｄｅ　ＴＥＦＥ　ｓｉｎｇｌｅ　ｌａ，，ｅｒ　ｓｔｒｕｅ　Ｊｕｌ’ｅｓ，ｔｗｏ　ｌａｙｅｒｓ‘‘ｕｓｌｌｉＯＵ　ａｎｔｉ　ｍｕｌｔｉ—ｌａｙｅｒｓ　ｃｕｓｈｉｏｎ　ａｓ、￣ｌ｜ｌ】ａｓ　ｔ‘ｍｎｌｆｉｎａｔｉｏｎ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ　１）１１　Ｅ＇Ｉ、　Ｉ　１ｌｒｌ’ＦＥｌｌ’、’Ｃ．　，Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＥＴＦＥ，１３＂１、｝　Ｅ，ＩＷＣ．ｓｉｎｇｌｅ　ｌａｙｅｒ　ＥＴＦＥ，ＥＴＦＥ　ｃｕｓｈｉｏｎ，Ｅ＇Ｉ、ＦＥ　Ｉｌ１Ｐｍｔ．’［１ｌｌｅ　Ⅲ【１ｌｕｒｅ　０引言　１ｉ，Ａ礼会反映良好的ＥＴＦＥ膜结构项｝ｔ。　表ｌ单层ＥＴ　、Ｅ膜结构项目　继北京水市方项目之后，越来越多的建筑设计师认识并　开始接触膜结构中的乙烯一四氟乙烯ＥＴＦＥ膜材：另一方面，　更多的膜结构公司自身也积极参与推广宣传ＥＴＦＥ膜材在建　筑领域的使用，伴随国家城市化发腱进程，近几年，ＥＴＦＥ膜　结构项闩如雨后春笋般落地全国各地。ＥＴＦＥ膜材具有超薄　度，极轻质量，高透光性，优良自洁性等特点，可以单层使　刖，也可以双　或多层允气使用，由于ＥＴＦＥ膜结构张力小，　初始状态对钢构骨架的反作用力需求相对较小，既能达到大　表２双层或多层ＥＴＩ＂　Ｅ气枕膜结构项目　跨度　．元要求，在合理的范同内又可以满足设计师的要求，对　于气枕单元的饱满度，以及气枕单元的造型等做到不同设计。　可以说，住一定程度上，ＥＴＦＥ膜材构成的膜结构已经达到其　它传统建筑材料结构所相当的保温、采光、节能等功能，或者　更优秀的表现，因而越来越多地被人们所认知和接受。　表ｌ～表３列举了国内某大型膜结构公司完成的一些业　收稿日期：２０Ｉ　８－０７—３０　作者简介：张英，　，１９８１年生，湖北武穴人，Ｉ　程帅。地址：　海ｒ　徐　文定路２００｝　盛源恒华人　７１２室，Ｅ－ｎｍｉｌ：ｚｙ＠ｌａｉｙｆ’ｋ０ｇｙｏ　ｌｌｍ．　ｒ１１　ｃ　·ｌ　３８·　新型建筑材料　２０１９．１　张英：ＥＴＦＥ膜结构在建筑中的应用　表３　ＥＴＦＥ与　ＦＥ＼ＰｖＣ交叉应用膜结构项目　项　目　膜材料　而积／ｍ　１．２湖南湘潭步步高华隆二期改扩建项目ＥＴＦＥ　膜结构顶棚　湖南湘潭步步高华隆二期改扩建项目ＥＴＦＥ膜结构顶棚　是２０１５年底完成的单层ＥＴＦＥ网壳顶结构项目，此ＥＴＦＥ顶　上海金虹桥Ｉ　际【１】心　２５０ＮＪ　Ｐ　ｌ　２／２５ＯＮＪ＋ＦＧＴ８００　９００＋２７０　珠海华发商都八期天幕　２５０ＴＢ／２５０ＮＪ＋ＦＧＴ８００　１４０００＋Ｉ７　０００　福建青口文体ｌＩｌ心　２００ＷＴ／２５０ＮＪ＋ＦＧＴ８００　Ｉ２０００＋２５００　南京四桥Ｊ４丰线收费站　２５０ＮＪ＋ＳＦ２　３００＋５７００　杭州五洲国际广场　２５０ＮＪ＋ＳＣＣ２００ＴｉＯ　１０００＋ｌ０００　深圳滨海医院　２５０ＮＪ＋ＳＦ５　２４００＋４８００　ｌ单层ＥＴＦＥ膜结构　１．１　２０１０上海世博会意大利馆内墙面ＥＴＦＥ膜结构　２０１０年上海世博会意大利馆，由于其外墙面使用的玻璃　混凝土墙砖块，光线通过玻璃混凝土墙砖会形成斑点折射，建　筑需要室外光线进来或事内光线出去都不要太过于直接，最　终在所有内墙内使用双夹层ＥＴＦＥ膜材，靠室内层使用２００　Ｉｘｍ　白色ＥＴＦＥ，靠墙砖侧使用２００　ｍ透明ＥＴＦＥ，内外２层膜间　距约６０　Ｉｎｍ，并且内外２层膜由通过二次膜沿边界通布构成　近似于气囊空间，但气囊在各个角部是不封闭焊接，正常情况　下只使用１层２００　ｍ白色ＥＴＦＥ就能达到建筑师要求的光　线效果，而该馆使用了内外２层，并且使用了送风设备，但送　风机只是低功率微型送风机，直接放置于地板与楼板的夹层　中使用，送风机往内外膜央层中提供循环气流，达到节能均衡　的效果，降低室内　调等设备的使用比，对内外２层膜本身还　是由四周边界提供张力，形成平整墙面，送风气流对ＥＴＦＥ张　紧成形没有影响。本’Ｉ　程中２００　Ｉｘｍ白色ＥＴＦＥ膜材的使用使　审内光线充足并且柔和。见图ｌ、图２。　ｆｉ＇ｊ　ｌ～＃．｝媵…ｌ　　Ｉ１　感火利馆膜单元、　每单元　气象进气，　ｌ进气口　图ｌ　意大利馆膜单元送风流通示意　图２意大利馆膜单元完工内景照片　棚覆盖二期８层楼顶并衔接一期幕墙，中间阳光井落到７层　上人楼面，部分主要树状分枝柱落到４层楼面，整体造型流畅　呈拱曲面，整个结构长约１１０　ｎｌ，宽约５０　ｍ，屋面膜片以左撇　方向，最长长条结构单元约８０　ｍ，而膜单元考虑安装的操作　性，及张拉可行性，控制膜长条单元长度最长不超过５０　ｍ，宽　度正常约２　ｍ，整体顶棚共约１４０片膜单元。在这个单层　ＥＴＦＥ工程中，使用了２￣ＥＴＦＥ膜材，其中２５０　Ｉｘｍ蓝色小镀　点ＥＴＦＥ膜材为主要材料，占总面积的８０％。另外，建筑师考　虑夏季光线照射原因，需要在整个屋面上离散分布２０％面积　的２５０　ｔｘｍ白色磨砂ＥＴＦＥ膜材，这样每片几十平方米的长条　膜单元上，就会布置一块或几块三角形、棱形、梯形磨砂膜，每　块磨砂膜１　３　ｉｎ　，双ＥＴＦＥ膜材交叉使用，给这个Ｔ程营造了　特殊的视觉效果。见图３、图４。　图３　湘潭步步高华隆二期改扩建项目　２５０　ｍ白色磨砂膜分布　图４湘潭步步高华隆二期改扩建项目膜安装完成内景　２双层或多层气枕式ＥＴＦＥ膜结构　２．１　江苏南通植物园温室ＥＴＦＥ膜结构　江苏南通植物吲温窜ＥＴＦＥ膜结构，是国内较早期气枕式　ＥＴＦＥ膜结构项目，舣层　架构成球壳，上层网架均为蜂巢六　Ｎ　ＥＷ　ＢＵｌ　ＬＤＩＮＧ　ＭＡＴＥＲｌＡ　ＬＳ　·１３９·　张英：ＥＴＦＥ膜结构在建筑中的应用　边形单元，上覆盖同形状ＥＴＦＥ气枕，气枕由３层ＥＴＦＥ膜材　构成，内外层使用２５０　ｍ透明ＥＴＥＦ材料，中间层使用１００　ｍ透明ＥＴＦＥ膜材，３层全透明ＥＴＦＥ膜材的使用，使温室内　的光线通透，保证了温室内热带植物足够的日照，ＥＴＦＥ气枕　同时又像外衣一样，起到减少温室内热量损失的作用。见图　５、图６。　图８泸州收费站顶棚ＥＴＦＥ膜结构照片　２．３福建青口文体中心ＥＴＦＥ膜结构　２０１４年底完成的福建青口文体中心项目，虽然使用了　ＥＴＦＥ及ＰｒｒＦＥ双层膜材，但其更大的特点还是表现在ＥＴＦＥ　膜材上。建筑师原需要表现为２个４｜轮，寓意着福建青口两大　汽车项目的发展前行，内部混凝上结构构造了车轮的主体，还　需要外裹钢膜结构来表现轮胎向前转动，见图９。一大一小双　馆，大的为综合馆，小的为游泳馆，双馆中间又交叉布置了２３　图５　南通植物园温室ＦＴＦＩ：Ｅ膜结构平面　把连续倒伞ＰＴＦＥ膜结构，综合馆外墙面共计８Ｏ片气枕单　元，标准尺寸约３．６　ｎｌ（宽）ｘ１８　ｎｌ（高）：游泳馆外墙面同样为　８０片气枕单元，标准尺寸约２．６　ｎｌ（宽）ｘ１５　ｎｌ（高），双馆均采　用外层２５０　ｍ乳白色ＥＴＦＥ膜材，内层２５０　ｍ透明ＥＴＦＥ　膜材。为了表达出车胎纹理的效果，需强迫外气枕勒出纹理，　早期使用不锈钢丝绳进行现场安装试验，但钢丝刚度大，端头　处理不易且不贴合，还不利于气枕充气时松紧调节，几次试验　后，最终找到迪尼玛缆绳（超强聚乙烯纤维缆绳），使用起来像　普通麻绳，由于绳体表面使用润滑　ｒ保护涂层，使用迪尼玛　图６南通植物园温室ＥＴＦＥ膜结构完工后内景　缆绳不用担心安装抽拉调整过程损坏ＥＴＦＥ膜材料，而且强　２．２四川泸州收费站顶棚ＥＴＦＥ膜结构　度能达到同等直径钢丝绳的１．５倍，质量只有『司等直径钢丝　２０１４年７月完ｒ的四川泸州收费站顶棚ＥＴＦＥ膜结构，　绳的１２％左右，耐寒热、耐腐蚀、耐化学品，价格接近同等直　计９０片双层气枕单元，上下层总面干；！只有３０００　ｎｌ　，但这　径钢丝绳。由于其柔软，施工操作方便，与气枕膜体贴合度高，　９０片气扰单元没有ｌ片重复，从３边形单元，一直到最多８　后期也易于更换。迪尼玛缆绳与ＥＴＦＥ气枕的结合，给膜结构　边形单元，大小形状各异，符合业　方希望的不规则的建筑效　行业扩展了一种新的材料使用尝试（２０１５　ＩＦＡＩ奖项）。　果，丛于此出发点，后期气枕单元找形，也保持大小不一的气　泡饱和度。充气完成后，各个气泡此起彼伏，高低错落，为当地　创造了一道靓丽的风景线。见图７、　８。　图９福建青１２１文体中心　膜结构　３　ＥＴＦＥ与　ＦＥ交义应，Ｉ１１￣结构　图７泸州收费站顶棚ＥＴＦＥ膜结构气枕单元分布平面　３．１　长吉收费站顶棚ＥＴＦＥ膜结构　·１４０·　新型建筑材料　２０１９１　张英：Ｅ　ＦＦＥ膜结构在建筑中的应用　长吉收费站顶棚ＥＴＦＥ膜结构，２０１２年初完成，也可以　说是又一个北京机场高速收费站的翻版，但３３车道规模收费　广场使得上部索膜结构顶棚体量更大，号称国内收费站“第一　膜”的顶棚覆盖部分总长约ｌ９０　１１３，整体结构为ｌ／４对称结构，　由３２片ＰＴＦＥ三角片　３０片ＥＴＦＥ三角片交错构成，最大　拉ｌＩ５｛扳：Ｐ卜５０Ｘ　ｌｏ，通Ｋ柿鬣　Ｐ＇Ｉ＇ＦＥ　Ｈ｛嚣｛精制　塑！：　堕：　兰　兰壁！！　卜联ＰＴＦＥ８铤　．　－　：１２ｏｍｍ＿尊竖缝　蔓　／／　）　凰　Ｅ艨ｆ，！ｔ艋　）　ＦＥ三角片约１８０　ｍ　，最大ＥＴＦＥ三角片约２３０　ｎｌ　，ＥＴＦＥ膜　下均由间距约１．５　ｍ纵横索网支撑。ＥＴＦＥ膜与ＰＴＦＥ膜的交　叉使用，有效改善了全部采用ＦＩＥＦ膜的透光效果，增强了　６，调长　置　销型｝朴Ｉｌ宠　托（小锈钢）舷００　３５　×６ｔＩｔ，１００　整个结构的层次感，也使整体造型更加新颖独特。见图１０、　图ｌ　ｌ。　　Ｉ／　、、　／　１　ＬＪ　蠲　矗　穗盛盆愚●　ｌ廊置　Ｉ，　，　　’　，网黜　一通＿灭一管一　一∞一　·＼　＼　管弗蛙一篁　：鼹邋一角一珊ａ　～配㈣｝＿　　图ｌ　０长吉收费站顶棚Ｅ　ＦＦＥ膜结构平面分布　ｍ　５　　一叠＊　Ｍ　图１１长吉收费站顶棚ＥＴＦＥ膜结构　３．２珠海华发商都六期天幕膜结构　２０１３年秋季完『　的珠海华发商都六期天幕膜结构，是长　达３４０　ｍ，最宽约５０　ｍ，最窄约３０　ｍ，离地净高约２１　ｍ的巨　型天幕工程。以空问管桁架结构为主体骨架，由上下层结合的　ＦＦＦＥ单元交叉天然叶片造型的２５０　ｍ上层蓝色加下层透　明ＥＴＦＥ气枕组合单元贯穿ｆ商业中心上空，外周及桁架柱　脚采用铝板曲线收边，在所有ＥＴＦＥ气枕组合单元下层，ｌ／２　师乖｝｛区域阵列布置一角形ＬＥＤ屏幕，白天ＥＴＦＥ气枕组合单　元提供柔和的自然光线，夜晚阵列布置的ＬＥＤ屏幕扩散出绚　丽多彩的天幕。上下　ＰｒｒＦＥ构成，有限范围的阻隔了光线的　照射，而ＥＴＦＥ组合气枕单元，又保留了有限范同的光线通透　性，交叉应用产生了层次感，』１．下层ＰＴＦＥ构成形式及ＥＴＦＥ　气枕组合构成，让整个天幕更加饱满、立体、又富有动感（２０１５　空间结构——旌工银奖）。见图ｌ２。　拉膜饭：ＰＬ一１２０×ｌＯｔ埘Ｋｍ　曲扳错他ｉ００咖Ｊ　２８眦扎　图Ｉ２珠海华发商都六期天幕膜结构典型节点　３＿３上海金虹桥国际中心入口膜结构　２０１４年底完成的上海金虹桥国际中心入口膜结构工程，　项目虽然很小，但也使用了ＥＴＦＥ膜材与ＦｒｒＦＥ材料搭配使　用，屋面为３ｌ片普通的双层ＥＴＦＥ膜材气枕，上层为２５０　ＬＬｍ　透明ＥＴＦＥ，下层为２５０　Ｉｘｍ透明ＥＴＦＥ带小镀点，气枕屋面实　际已经封闭覆盖入Ｕ上空，在屋面下方又设置了３把普通的　ＦＥ倒伞，当这３把ＰｒｒＦＥ伞与其上的ＥＴＦＥ气枕屋面相结　合，构成的组合膜结构效果显得特别吸引人，ＥＴＦＥ气枕屋面　一方面起到屋面防水用途，另一方面提供入口广场充足光线：　３把　ＦＥ倒伞适当减弱屋面照射下来的光线，增强阴影效　果，同时增强了建筑的　向深度，结合上面水平构成的ＥＴＦＥ　气枕屋面，促成空问　体视觉（２０１５　ＩＦＡＩ奖项）。见图ｌ３。　图Ｉ３上海金虹桥国际中心入口膜结构　４结语　介绍的ＥＴＦＥ膜结构仅为国内众多膜结构项日中的一部　分，目前在国内各地的建筑工程中，ＥＴＦＥ膜结构住逐渐被人　们认知和接受，轻质、绿色节能、环保，并且ＥＴＦＥ膜结构的构　成正在多样化，单层、双层、多层、气枕等交叉应用，柑信随着　城市的不断发展，技术的不断革新，ＥＴＦＥ膜结构在建筑工程　中的应用将会迎来更广泛的市场。　Ａ　Ｎ　ＥＷ　ＢＵｌ　ＬＤｌＮＧ　ＭＡＴＥＲＩＡ　ＬＳ　·ｌ４Ｉ·