淺析ETFE建筑膜材在我國膜結構中的應用

薛輝 趙海濤

膜結構建筑是近幾十年發展起來的一種采用新型材料的全新結構形式，因其特有的優點成為建筑行業的一枝獨秀。而ETFE建筑膜材作為膜結構的新興膜材，以其優越的材料特性將很快成為我國建筑膜材市場的主力軍。

1、ETFE建筑膜材的特點

ETFE建筑膜材，由ETFE（乙烯-四氟乙烯共聚物）生料直接制成。ETFE不僅具有優良的抗沖擊性能、電性能、熱穩定性和耐化學腐蝕性，而且機械強度高，加工性能好。這種膜材透光性特別好，號稱“軟玻璃”，質量輕，只有同等大小玻璃的1%；韌性好、抗拉強度高、不易被撕裂，延展性大于400%；耐候性和耐化學腐蝕性強，熔融溫度高達200℃；可有效的利用自然光，節約能源；良好的聲學性能。ETFE膜自清潔功能使其表面不易沾污，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膜可在現成預制成薄膜氣泡，方便施工和維修。當然ETFE也有不足，如外界環境容易損壞材料而造成漏氣，維護費用高等，但是隨著大型體育館、游客場所、候機大廳等建設的增多，ETFE更加突顯了自己的優勢。

2、ETFE建筑膜材在我國的應用

膜結構建筑是近幾十年發展起來的一種采用新型材料的全新結構形式。作為空間結構體系的新成員，它集建筑學、結構力學、精細化工與材料科學、計算機技術等為一體，借鑒現代造型藝術與技術美學的成就，以靈活多變的建筑造型、優異的受力特性受到了建筑師和結構師們的青睞。膜結構外觀造型新穎獨特，內部空間給人一種夢幻般的感覺，很大程度上滿足了現代人的審美觀念。

近年來，ETFE建筑膜材的應用在很多方面可以取代其他產品而表現出強大的優勢和市場前景。生產這種膜材的公司很少，只有日本旭硝子、德國科威爾等少數幾家公司可以提供ETFE建筑膜材，這種膜材的研發和應用在國外發達國家也不過十幾年的歷史。

目前國內膜結構發展振奮人心。隨著一些大型體育館、候機大廳等建設以及2008年北京奧運會及2010年上海世博會和廣州亞運會等國際盛會的舉辦，為中國膜結構的發展帶來了機遇和挑戰。例如北京奧運會場館“水立方”膜結構采用進口ETFE建筑膜材，是目前國內最大的ETFE膜材結構建筑。“水立方”采用雙層ETFE充氣膜結構，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行調節，有效地利用自然光，節省能源，并且具有良好的保溫隔熱、消除回聲，為運動員和觀眾提供溫馨，安逸的環境，并做到了藝術、科技、環保的完美結合。“鳥巢”采用雙層膜結構，外層用ETFE防雨雪防紫外線，內層用PTFE達到保溫、防結露、隔音和光效的目的。

近年來，ETFE膜材的應用在很多方面可取代其他產品而表現出強大優勢和前景。雖然市場需求量日益增大，但一時間難以滿足市場需求。一方面，在膜材方面，中國起步晚，整體技術水平低，大部分膜材還主要依靠進口；另一方面，目前我國具有ETFE建筑膜材加工制作、安裝能力的公司也很少。

3、ETFE建筑膜材施工質量控制

3.1、膜材加工制作質量控制

膜材的主要加工流程包括：進料→檢驗膜材→膜片下料編號→膜片編排放樣→膜片初粘→駁接→包裝。由于膜材的裁剪、包裝過程都較為復雜，各種角度變化較多，且加工精度要求非常高，需要在制作過程中要加強質量管理，保證制作精度。具體的控制點為：對加工機械與設備進行全面檢查、檢驗；按照《膜材加工制作工藝流程》的要求，認真做好膜材熱合強度試驗。并交由QC檢驗合格；加工班長對參與膜材加工的人員進行嚴格的培訓與技術交底；下料員對技術交、底領會后，再次校對膜材品種、型號、顏色，并熟悉每一片膜材尺寸，準確下料，并做好標記；按順序整齊疊放好裁剪的膜材；加工人員按縫合料，在順序取縫合前并再次與找形裁剪圖進行校對；加工時嚴格按照該種膜材規定的熱合溫度與熱合時間進行操作；QC人員對熱合后的半成品、成品進行熱合質檢，對成品簽發檢驗合格證；對加工好的膜材進行編號與打包，交物流組發往項目所在工地。

3.2 膜材安裝質量控制

在膜材運輸過程中要盡量避免重壓、彎折和損壞。同時在運輸時也要充分考慮安裝次序，盡量將膜體一次運送到位，避免膜體在場內的二次運輸，減少膜體受損的機會。膜體安裝包括膜展開、連接固定、吊裝到位和張拉成形四個部分。做好膜材安裝工作，主要把握以下幾個方面：膜材安裝前，鋼結構的挑梁宜加臨時支撐或平衡索，確保鋼結構在膜材安裝中受力平衡；在膜材安裝前，對鋼結構在尺寸進行測量復核；膜材在安裝時不得劃傷，并保持膜材的整潔；燈光或其他熱源與膜材保持一定距離，膜材的表面溫度不得大于70℃。

安裝質量的總體要求是：膜面無滲漏，無明顯褶皺，不得有積水；膜面顏色均勻，無明顯污染串色；連接固定節點牢固，排列整齊；縫線無脫落；無超張拉；膜面無大面積拉毛蹭傷。

4、ETFE建筑膜材在我國的發展面臨的機遇與困境

4.1 面臨的機遇

中國現代空間結構的發展受到了西方國家先進技術的影響。近幾年來，在膜結構應用上顯示了活躍的趨勢。雖然一開始工程規模不大，但已逐漸擴展到更大的面積和跨度。所采用的技術與材料在某種程度上還要依靠國外，但預計會有更多的工程依靠自己的力量來完成。在過去十年中，中國的許多城市都在籌劃建設新的體育設施。由于其重量很輕的優點，膜結構往往被采用。體育建筑可以說是膜結構在中國應用的突破口。1997年之前，只建造了少量的小型與中型的膜結構，同年在上海舉行的第七屆全國運動會，膜結構被用在主體育場的看臺挑篷，總面積36100m2。這是中國第一次將膜材制成的屋頂用在大面積的永久性建筑上，具有深遠的影響。膜結構還可用來覆蓋各種不同的小型建筑，如加油站、收費站、服務中心、大門入口以及遮陽設施等。雖然每個工程的面積只有幾百平方米，但工程的數量很多，把全國的工程加起來，膜材的數量就很可觀了。 從多年來國內外的實踐經驗來看，由于新材料、新形式的不斷出現，膜結構具有強大的生命力，必將是21世紀建筑結構發展的主流。而ETFE建筑膜材以其優良的材料特性，必將成為市場的主流膜材，其發展前景可觀，市場潛力巨大，面臨著良好的發展契機。

4.2 面臨的困境

一方面，目前ETFE膜材在我國的發展也遇到一些困難，一方面，國內對ETFE膜材的認識和研究尚屬初始階段，材料技術、工程經驗的不足使得ETFE膜材在國內應用還很少，使得ETFE膜材良好的材料性能優點無法得到充分展現，給人一種“懷才不遇”的感覺。另一方面，ETFE建筑膜材也有不足之處，如外界環境容易損壞材料而造成漏氣，維護費用高等。目前生產這種膜材的公司很少，只有美、日、德幾國的少數幾家公司可以提供ETFE膜材，雖然在我國的市場需求潛力巨大，但因我國尚且缺乏相關生產技術，膜材產品全靠國外企業供給，受國際經濟貿易等諸多因素影響，甚至缺乏具有相關技術的安裝公司。

5、結語

ETFE建筑膜材的發展在中國才剛剛起步，相關的技術指導大多只能靠借鑒國外的規范和經驗進行。但該膜材的輕質、高強、韌性好，具有優良的抗沖擊性能、電性能、熱穩定性和耐化學腐蝕性、造型豐富、自潔性及綠色環保等優點，這些都是其他膜材無法比擬的優點。隨著該項技術的不斷的完備和普及，ETFE建筑膜材在中國一定會擁有廣闊的發展前景。

作者：薛輝（1976-）籍貫：山東棗莊，本科，開封市建設工程質量監測站。趙海濤，開封市建筑工程質量監督站

參考文獻

[1] 沈世釗.膜結構——發展迅速的新型空間結構[J].哈爾濱建筑大學學報，1999，32（2）：11～15

[2] 陳志華.多姿多彩的充氣膜結構[J].建筑知識，2000（4）：30～33

[3] 朱澤亞.剛柔相濟塑造“水立方”[J].建筑工程，2007（09）：60～62