论建筑膜材的强度性能及连接技术

    薄膜结构一经问世便以其新颖的造型、巧妙的构思、经济的造价得到青睐，并成功地应用于体育场馆；娱乐商业中心、展览馆、候机大厅等大跨度建筑物中，被誉称为“21世纪的建筑”。薄膜结构以建筑织物——膜材为张拉主体，由于材料自身性能的改善，现代的薄膜材料已具有防水、透光、阻燃、化学和机械性能稳定等优点。
    1. 薄膜材料的材料性能
    薄膜材料一般由两部分组成：基布(编织物)和涂层。材料的强度和弹性性能主要取决于基布，而进一步的性能如防火、防水、抗紫外线侵蚀以及对机械、化学等因素的不敏感性都必须依靠涂层来加强。
    1.1 基布材料
    大部分基布的编织方向呈直角，亦可有所偏移，属于各向异性材料。在编织过程中，经线拉得较紧，柔性较纬线差。基布材料主要有聚酰胺、聚酯纤维、玻璃纤维、芳酰胺纤维。
    1.1.1 聚酰胺
    聚酰胺一般称为尼龙，其耐磨性、强度较高，能耐低浓度酸，耐强碱，但易吸湿，其电性质和机械性能会受到吸湿的影响而降低。如果温度较高，可能发生氧化而变黄、变脆。此外，聚酰胺抗紫外线能力较弱，强烈的阳光照射会降低它的强度。
    1.1.2 聚酯纤维
    聚酯纤维一般称为涤纶，与聚酰胺相比，其抗拉强度较低，抗紫外线能力稍强，不易吸湿，因此尺度稳定性好，价格较便宜，应用较广泛，可用于一般性的膜结构建筑物中。
    1.1.3 玻璃纤维
    玻璃纤维由各种金属氧化物的硅酸盐类经熔融后抽丝制成。玻璃纤维拉伸强度高，耐水，耐腐蚀，化学稳定性好。但一般玻璃纤维耐酸性好，耐碱性却较差。依据玻璃成分的改变可以制得有各种特殊性能的玻璃纤维，如耐高温、优良电性能、耐酸碱、抗拉强度高和刚性大以及吸收有害射线耐老化等。玻璃纤维也有一些不足之处，如易脆裂，在荷载条件下伸缩性很小，裁剪精确度要求很高，其强度因表面缺陷而削弱，因此在加工使用过程中需采取保护性措施。由玻璃纤维制成的膜材通常用于永久性建筑中。
    1.1.4 芳酰胺纤维
    芳酰胺纤维是一种优良的有机纤维，比玻璃纤维质量更轻、刚性更大、强度更高，密度小，有良好的电性能和绝热性能，更能吸收机械振动和声音的振动。具有低的蠕变性和高的抗冲击性，极低的缺口敏感性和优良的抗蠕变断裂性。
    1.2 涂层材料
    1.2.1 有机硅树脂
    有机硅树脂是高分子量的半有机聚合物，具有优异的耐高温、耐低温、憎水、防潮、电绝缘、耐辐射、氧化稳定等特性，常用作玻璃纤维的涂层，其抗拉强度和弹性模量较高，具有很好的透光性。
    1.2.2 聚氨酯树脂
    聚氨酯树脂是一种较新的聚合物，具有良好的粘合性，涂层光泽度高，耐磨、耐候性好。有良好的耐化学性、电绝缘性质，弹性好，透气性低。但是由于其耐水解、蒸汽和高温性不良且价格较贵，所以采用不多。
    1.2.3 合成橡胶涂层。
    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，且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，故一般用于深色涂层。
    1.2.4 聚氯乙烯(PVC)
    由于原料丰富、价格便宜，机械性能和耐腐蚀性好，加工方便，颜色多样化且透明度高，所以在欧洲90%以上的合成织物(聚酰胺、聚酯纤维)均采用聚氯乙烯(PVC)作涂层。
    1.2.5 聚四氟乙烯(Teflon)
    聚四氟乙烯触摸起来像蜡一样光滑，一般采用粉末冶金的加工技术，依据加工条件通常呈白色或带蓝灰花纹琏点。由于其使用温度范围很宽(-100～300OC)而且耐老化、耐化学侵蚀性能优于现在的任何其他有机聚合物，再加上优良的电绝缘性能以及低的摩擦系数，使其成为各工业部门都十分感兴趣的材料。
    1.3 常用建筑膜材
    1.3.1 涂聚氯乙烯(PVC)的织物
    尼龙织物、聚酯织物通常以聚氯乙烯(PVC)为涂层，这种PVC涂层织物的造价相对较低，抗折性能好，运输方便，颜色多样化，但抗腐蚀能力较差，易老化，使用寿命短，自洁能力差，可用于一次性投资不高的建筑，当薄膜污染破坏后可修补或重新更换。也有以PVC为涂层的玻璃纤维织物，1970年日本大阪国际博览会美国馆首次采用该膜材，取得了很好的效果。通常规定PVC涂层在织物经纬线交点上的厚度不能少于0.2mm，但若涂层太厚，在价格及膜材重量上都是不经济的。若PVC色淡透明，则宜加0.5%紫外线吸收剂(如Tinuvin或Uvinul晶牌的紫外线吸收剂)；若涂层的颜色较深(可加碳黑)，那么可提高膜材的抗老化能力和耐久性。如果需要，还可在涂层上面加一层极薄的金属薄膜或喷射铝雾，用云母或石英来防止表面发粘和污染，防止PVC涂层褪色，这种表面平滑有光泽，可减少污染，有利于排水。