ETFE透明膜结构气枕在建筑中的应用

(1)单层张拉式ETFE膜结构

ETFE膜结构可以像PVC膜材或PTFE膜材一样,以单层张拉方式应用于膜结构。目前以单层张拉方式出现的ETFE膜结构有两种结构体系,一种是将ETFE薄膜直接固定在铝合金等边框上,然后将边框固定在承重结构上,这种做法与玻璃结构类似;另一种做法是将ETFE薄膜直接覆盖在索网结构上,这种做法与织物膜结构相同

单层ETFE膜结构不需要充入空气,所以不需要相应的充气维护设备,日常维护相对简单。但是由于膜材自身强度低、徐变特性明显等因素的限制,单层ETFE膜结构的跨度相对较小。因此需要独立、完整的承重体系作为ETFE膜结构的支撑结构。

(2)双层或多层气枕式ETFE膜结构

ETFE膜结构常被做成双层、三层甚至四层气枕式而应用于膜结构工程,即将ETFE薄膜按设计的形状和层数裁剪、拼接在一起,并用铝合金等型材作为边框将其边缘夹住,向内部进行充气使之成为气枕。气枕中保持200~800MPa的气压。在外荷载作用过程中,气枕会自动改变内部压强以抵抗外部作用。气枕的形状可以是圆形、椭圆形、六边形、长条形、矩形、三角形或其他任意的形状。气枕通过铝合金边框固定于支撑结构,作为建筑的围护体系。气枕内的空气起到稳定膜面、传递外荷载及保温隔热的作用。

为了保持ETFE气枕的形状,需要持续对其进行充气,并保持稳定的内部压强,因此,需要不间断地对内部压强进行监控、调节。每个气枕上都通过供气管道连接到控制系统及充气设备。控制系统及充气设备包括动力(含应急动力供应)、气泵、控制柜、空气净化器(除湿、除尘)、感应器、减压阀、单向阀、连通管等等。由于气枕内、外表面的温度不同,湿空气进入气枕后会在气枕内形成结露,影响气枕的透光率及外观,故气体充入气枕之前,需要进行除湿处理

每种建筑材料都有其独特的物理特性,工程应用中根据扬长避短的原则合理选择材料类型至关重要。由于轻质、高透光

率、耐腐蚀等良好的物理特性以及超强的建筑表现力,目前ETFE膜结构已被广泛应用于:游泳馆、大型温室、体育场娱乐中心、酒吧、博物馆、展览馆、火车站、交通枢纽、商场中庭、剧院、景观小品、停车棚等建筑领域,涵盖了新建建筑和既有建筑改造项目。在膜结构的功能上,ETFE薄膜既有担当受力体系的角色,也有充当室内装饰、保温隔热层的角色。另外ETFE薄膜也已经被用于柔性太阳能电池的覆盖层,在新能源和节能减排领域有广阔的发展前景。