ETFE充气式膜结构在建筑中的应用T43

ETFE充气式膜结构在建筑中的应用

膜结构建筑是21世纪最具代表性与充满前途的建筑形式。它打破了纯直线建筑风格的模式，以其独有的优美曲面造型，简洁、明快、刚与柔、力与美的完美组合，呈现给人以耳目一新的感觉

同时给建筑设计师提供了更大的想象和创造空间。膜结构骨架式张拉式充气式（ETFE）原理充气式膜结构是一个相对密闭的空间结构，与传统空间结构建筑不一样的是，它通过风机向结构内部鼓风送气，使膜结构内外保持一定的压力差，以保证膜结构体系的刚度，维持所设计的形状。一次性充满气后系统仍会持续充入少量气体，以平衡节点与接缝外渗的气体。停止供应空气后可以保持4~8小时压力不变。历史回顾

1917年首次有人提出气承式帐篷1946年建成美国第一个充气膜结构（军方雷达防护罩）1970年日本大阪世博会上引起了国际关注（美国馆、日本馆）1975年开始相继出现在体育建筑中（银色穹顶）2001年建成真正意义的ETFE充气结构（伊甸园）2008年水立方使得ETFE膜结构在国内得到应用ETFE乙烯-四氟乙烯共聚物电气绝缘性自洁性（防污性）难燃性（防火1级）抗冰雹冲击耐腐蚀性抗老化性高透光性耐候性节点ETFE膜材之间的连接：熔接方式一方式二节点ETFE与PTFE的连接节点为了和其他结构构件连接，需要将ETFE单元边界留绳袋后熔接，然后穿入防脱绳，以将膜单元的应力传递到主构件上。用机器熔接节点ETFE与钢连接节点方式一方式二节点供气节点相当当于气枕的““喉咙”，这这个位置必须须保证顺畅供供气以及与膜膜材之间的密密封性。典型的双侧气气枕接口构造造？充气式膜结构构具有较好的抗抗压性，人们们在上面“玩玩蹦床”都没没问题，“正正常的放上一一辆汽车都不不会压坏”。。强度充入空气的气气枕具有高强强度表面张力力。虽然它可能被被利器刺破，，但它高度抗抗撕裂性使得得破损不会向向更大范围发发展，还能自自我修复，通通常不需要更更换整个气枕枕。施工现场为了保证气枕枕的完整，封封闭好的膜面面需立刻安装到支撑结结构中，以免免褶皱和风荷荷载造成破坏坏。ETFE薄膜膜气泡可在现现场外预制，，并装在面板板上。面板通通过独立于支支撑结构的可可调部件进行行提升，并装装配在立面上上。当面板就就位后，将为为气泡充气的的通风管附着着在面板上，，并连接到气气泵进行充气气。防脱绳位于马格纳的的航空展览馆馆，在一个废废弃的钢铁厂厂内，采用的的是以索网支支撑ETFE气枕构成的单单向索网结构构。航空展览馆在建筑中的运运用由两个钢管围围合成的椭圆圆形支撑环通通过斜向支撑撑固定在展馆馆两端。在两两个支撑环之之间是11个纵向排列的的ETFE充气气枕，气气枕间每隔6.1m便设置一处连连接点与外部部索网相连，，再通过索网网与原有钢结结构连接。气气枕在受制于于外部索网限限定的同时，，也反作用于于外部索网。。Meiderich剧场场采用ETFE膜面顶棚，不不但自重轻，，而且可缓解解结构的变形形和运动。另外，气枕枕还对改善剧剧场里声学有有良好的效果果。由于顶棚棚高度透明，，人们坐在剧剧场中仍可看看到高大的煅煅烧炉。位于杜伊斯堡堡的Meiderich剧场。它将一一座废弃的炼炼铁厂改造成成公告文化设设施。为了适适应原炼铁厂厂遗留的管道道布局，由T形钢构成的顶顶棚滑轨在钢钢管支撑下必必须成波浪形形起伏。剧院的可伸缩缩摸顶为废弃弃的铁厂注入入新活力。轻质的ETFE气枕式膜膜结构体系适适用于建造大大尺度可移动动结构。Meiderich剧场场答:受到声波波作用时，在在共振频率附附近具有最大大的声吸收声学通过调节对气气枕的充气量量可以改变系系统的共振频频率，可达到到选择性吸收收不同频率声声音的目的。。式中f0---共振频率M0---膜的的单位面积质质量L---封闭空气层的厚度度薄膜吸声结构构的原理？法兰克福巴赛赛尔人广场上上的卵形建筑筑钢杆件和ETFE气枕被被用来建造庭庭院顶棚。平缓的坡面是是为了避免气气枕在泄气后后产生积水。。通过下弦弦杆件张拉间间隔3.5m的支撑肋最最终形成向上上隆起的曲面面。支撑肋由钢管管构成，V形形短柱与之垂垂直排布。来来自上弦的水水平荷载通过过索网传递到到环梁上，环环梁将荷载最最终传到下部部支撑结构体体中。荷载传递：风、雪荷载载→ETFE气枕→→上弦杆件件→V形形短柱→→索网→→环形梁→→下部支支撑结构防脱绳哥本哈根住宅宅楼柏林拉迪孙酒酒店中庭采用ETFE气枕取取代玻璃，降降低了屋面板板损坏可能对对5层楼高水水族馆的破坏坏。旅馆中庭可通通过吊装开启启，以便于水水族馆的维修修安装。慕尼黑安联球球场照明LED灯光线调节加州艺术学院院两膜合并时两膜分开后在白天，表面能将光和和热透入下面面。在晚上，其天窗像像灯笼发光。实例分析———水立方实例分析———水立方“水立方”（（WaterCube）是国家游泳中心心，位于北京奥林林匹克公园内内。是世界上规规模最大的膜膜结构工程，，也是惟一一一个完全由膜膜结构来进行行全封闭的大大型公共建筑筑。规划建设用地地62950m²，总建筑面积6.5万-8万m²，长宽高分别为为177m××177m×30m。实例分析———水立方结构体系地上：钢网架结构和膜结构地下和基础：钢筋混凝土结结构钢网架和地下下混凝土中的的钢筋焊接在在一起，就形形成了一个立立方体的笼子子，使整个场场馆成为一个个整体，达到到抗击8级地震的标准准。这种避雷网完完全依靠自身身的结构材料料，作为引线线与地下连接接，不用再单单独设立避雷雷针，就能把把雷电导入地地下。实例分析———水立方水立方的设计应用泡泡沫结构原理理，一个个12与14面体的气泡连连续组成的四四方体简约又又高贵，碧澄澄天色的投影影为之镀上纯纯净优雅的自自然。三维空空间内各部分分的接触表面面积最小，运运用到钢结构构中，所用的的钢材就最省省。外表柔弱的水水立方，身上上却有1.2万个承重节点点，这些节点点能够均匀地地承担建筑物物的重量。钢结构实例分析———水立方面及支撑墙结构构由新型多面面体空间钢架架构成水滴的的骨架。结构构节点形式分分为球型、半半球型、方钢钢管相贯三种种，杆件分为为圆钢管、方方钢管两种形形式。典型节点实例分析———水立方实例分析———水立方ETFE充气气式膜结构水立方整体建建筑由3000多个气枕组成成，气枕大小小不一、形状状各异，覆盖盖面积达到10万平方米。实例分析———水立方镀点在屋面和里面面的不同位置置排列密度不同。顶棚上的镀点点比东西墙要要紧，是为了了在中午阻隔强光的进进入：靠近地面的的气枕上，镀镀点就稀一些些，这是为了了让更柔和的的光进来。上上亿个镀点组组成了屏障，，把刺眼的光光线和多余的的热量挡在场场馆之外，既既实现了游泳泳中心室内光热热的的平平衡衡，也也起起到到阻隔隔、、反反射射光光线线的作作用用。。在在镀镀点点之之间间，，光光线线仍仍然然可可以以自自用用通通过过，，保保证证场场馆馆的的照照明明温温度度，，调调节节着着室室内内的的日日光光。。镀点水立立方方墙墙体体剖剖面面构构造造图图为了了达达到到177m的的跨跨距距，，钢钢结结构构墙墙体体和和屋屋面面的的厚厚度度分分别别达达到到了了3.6m和和7.2m。。墙墙体体和和屋屋面面均均由由双双层层膜膜结结构构表表皮皮组组成成。。72003600ACBDC:外外表表皮皮屋屋顶顶细细部部构构造造B:外外表表皮皮墙墙体体与与屋屋顶顶连连接接的的细细部部构构造造D:内内表表皮皮墙墙体体与与屋屋A:外外表表皮皮墙墙体体与与地地面面连连接接的的细细部部构构造造伟大大工工程程巡礼北北京京水水立立方方ETFE气枕玻璃自重轻，运费低灰常重，运费高透光性好，可调节光线不能避免直射反光弱易反光，光污染耐污不怕脏表面易脏常清洗可吸噪声隔音好隔音效果良强度高，不怕掉易碎易脱落不安全可100%回收利用回收率低玻璃璃天天窗窗ETFE膜膜案例ETFE膜膜有自自洁洁功功能能，，使使膜膜的的表表面面基基本本上上不不沾沾灰灰尘尘。。即即使使沾沾上上灰灰尘尘，，自自然然降降水水也也足足以以使使之之清清洁洁如如新新。。新材材料料123最前沿2014年年10月月18日日，，号称称全全球球最最大大穹穹顶顶建建筑筑的的新新加加坡坡国国家家体体育育场场，，拿拿下下2014世世界界建建筑筑节节的的年年度度体体育育建建筑筑奖奖项项。新加加坡坡体体育育场场▲穹穹顶顶由由半半透透明明的的ETFE膜膜材材制制成成，，然然后后借借用用金金属属索索具具完完成成支支撑撑。ETFE穹穹顶顶可根根据据天天气气状状况况打打开开或或关关闭闭，，使使之之既既能能在在热热带带高高温温下下保保持持室室内内凉凉爽爽，，也也能能在在雨雨天天防防止止雨雨水水侵侵蚀蚀。。展望同工工业业革革命命一一样样,ETFE的的产产生生及及发发展展同同样样被被视视作作技技术术领领域域的的一一次次革革命命。。原原始始的的构构思思激激发发了了马马格格航航空空馆馆进进而而催催生生出出安安联联体体育育场场，，直直至至到到水水立立方方、、新新加加坡坡体体育育场场等等一一大大批批优优秀秀的的