1970年日本大阪萬國博覽會上的美國館和富士館均采用了膜結(jié)構(gòu)景觀工程,在建筑行業(yè)引起了不小的轟動。在隨后的幾十年,膜結(jié)構(gòu)景觀得到了迅猛的發(fā)展。膜結(jié)構(gòu)景觀大部分由鋼材和索構(gòu)成,另外與結(jié)構(gòu)相結(jié)合的膜材也逐漸走向功能化、智能化。膜材具有造型輕巧自由、美觀;透光、節(jié)能、環(huán)保,優(yōu)良的阻燃性能;防污自潔性能;安全、壽命長等優(yōu)點?;谶@些優(yōu)點,建筑膜材脫穎而出,膜結(jié)構(gòu)景觀被稱為“21世紀(jì)的建筑”,應(yīng)用于大型體育場館、入口廊道、購物場、娛樂場、停車場、展覽會場、植物觀光園等建筑。其中膜結(jié)構(gòu)景觀最常見的膜材料有:PTFE膜材料,PVC膜材料,ETFE建筑膜。
PTFE膜材料是指在用極細(xì)的玻璃纖維編織成的基布上涂抹PTFE(聚四氟乙烯)樹脂而形成的復(fù)合材料。其特點是:強(qiáng)度高、耐久性好、防火阻燃、自潔性好,而且不受紫外光的影響,使用壽命在20年以上;具有高透光性,透光率為13%,而且透過膜材料的光線是自然散漫光,不會產(chǎn)生陰影,也不會發(fā)生眩光;對太陽能的反射率為73%,因而吸收熱量少,即使在夏季太陽暴曬的情況下,建筑內(nèi)部也不會受太大影響。上海體育場看臺罩篷的膜材料為進(jìn)口玻璃纖維織物涂敷聚四氟乙烯涂層(PTFE)材料,為組合式膜結(jié)構(gòu)景觀體系。這是膜結(jié)構(gòu)景觀首次在我國應(yīng)用于大型永久性建筑,標(biāo)志著膜結(jié)構(gòu)景觀建筑作為一種新的建筑結(jié)構(gòu)被我國各界人士的認(rèn)可,拉開了膜結(jié)構(gòu)景觀建筑在我國廣泛應(yīng)用的帷幕。
PVC 膜材料是在聚酯纖維編織的基布上涂抹PVC(聚氯乙烯)樹脂而形成的復(fù)合材料,PVC膜材料的強(qiáng)度及防火性與PTFE 相比具有一定差距,使用年限一般在7到15年。為了解決PVC膜材料的自潔性問題,通常在PVC 涂層上再涂抹PVDF(聚偏氟乙烯)形成PVDF膜材料。
敦奧林匹克體育場在奧運(yùn)和殘奧期間是8萬座位的體育場,賽后轉(zhuǎn)換成一個2.5萬座位的體育場。人字形柱支承外壓縮環(huán)桁架,內(nèi)張力環(huán)采用索,其間輻射布置雙層徑向索形成索網(wǎng),上覆112片PVC膜材張緊形成罩蓬,是典型的索系支承式膜結(jié)構(gòu)景觀。該場館對于資源的高效利用是屬于重量級的,比其它體育場減用了75%的鋼材。ETFE建筑膜材由ETFE(乙烯-四氟乙烯共聚物)生料直接制成。ETFE不僅具有優(yōu)良的抗沖擊性能、電性能、熱穩(wěn)定性和耐化學(xué)腐蝕性,而且機(jī)械強(qiáng)度高,加工性能好。近年來,ETFE膜材的應(yīng)用在很多方面可以取代其他產(chǎn)品而表現(xiàn)出強(qiáng)大的優(yōu)勢和市場前景。這種膜材透光性特別好,號稱“軟玻璃”,質(zhì)量輕,只有同等大小玻璃的1%;韌性好、抗拉強(qiáng)度高、不易被撕裂,延展性大于400%;耐候性和耐化學(xué)腐蝕性強(qiáng),熔融溫度高達(dá)200℃;可有效的利用自然光,節(jié)約能源;良好的聲學(xué)性能。自清潔功能使表面不易沾污,且雨水沖刷即可帶走沾污的少量污物,清潔周期大約為5年。另外,ETFE膜可在現(xiàn)成預(yù)制成薄膜氣泡,方便施工和維修。ETFE也有不足,如外界環(huán)境容易損壞材料而造成漏氣,維護(hù)費(fèi)用高等,但是隨著大型體育館、游客場所、候機(jī)大廳等的建設(shè),ETFE更突顯自己的優(yōu)勢。
京奧運(yùn)會場館“鳥巢”和“水立方”膜結(jié)構(gòu)景觀采用ETFE膜材,是目前國內(nèi)最大的ETFE膜材結(jié)構(gòu)建筑,膜材采用進(jìn)口產(chǎn)品。“鳥巢”采用雙層膜結(jié)構(gòu)景觀,外層用ETFE防雨雪防紫外線,內(nèi)層用PTFE達(dá)到保溫、防結(jié)露、隔音和光效的目的。
“水立方”采用雙層ETFE充氣膜結(jié)構(gòu)景觀,共1437塊氣枕,每一塊都好像一個“水泡泡”,氣枕可以通過控制充氣量的多少,對遮光度和透光性進(jìn)行調(diào)節(jié),有效地利用自然光,節(jié)省能源,并且具有良好的保溫隔熱、消除回聲功能。