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1、·8· 2013年第6期2013年12月SichuanBuildingMaterials第39卷总第176期DOI:10.3969/j.issn.1672-4011.2013.06.005ETFE膜材在绿色建筑中的应用前景柏千尺(同济大学建筑工程系,上海 200092)摘要:随着ETFE膜材使用超过30年,其结构形式为人们提供健康、适用和高效的使用空间,与自然和谐共生也逐渐发生变化,从最初的整体充气,到后来的张拉膜,的建筑。建造轻型绿色建筑,应该综合考虑多种建筑功能,再到现在流行的充气气枕。膜结构作为技术与艺
2、术完美的利用现有技术手段,尽量降低能耗。近年来,考虑到对资结合体,近几十年来正受到越来越多建筑师的青睐,特别源的可持续性保护,轻质绿色建筑越来越受到人们的关注。是以ETFE气枕式膜结构为代表的充气式膜结构体系,其2 轻型建筑最优化原则轻盈、通透、具有可持续性等特点使其在众多建设项目中大放异彩。然而,由于膜材本身的局限性(徐变、本构关系为了使建筑绿色轻质、可持续,国内外学者提出了许不清楚等),限制了ETFE膜材的进一步利用。本文从轻型[2]多形成绿色的概念。这其中主要包括Sobek提出的轻型建建筑最优化原则入手,总结了E
3、TFE膜材的各项性能,分析[3]筑最优化原则,和住建部提出的绿色建筑评价技术细则。认为ETFE膜材是建造绿色轻质建筑的良好选择。指出该轻型建筑最优化原则(Sobek2001)包括:使用轻型材料、材料在未来将进一步替代玻璃幕墙,成为围护结构的重要使用轻型系统、使用轻型结构。绿色建筑评价技术细则也组成部分。提出,应该从温度问题(ThermalProblem)、日光照明、声问关键词:ETFE薄膜;材料性能;绿色建筑题(Daylighting、VoiceProblem)、空气质量(AirQuality)等方中图分类号:TU53
4、2/TU201．5文献标志码:B面入手,提高建筑的可持续性。文章编号:1672-4011(2013)06-0008-032．1 第一原则:使用轻型材料(buildingwithlightmaterials)轻型材料是指具有较高强重比的材料,能有效提高建0 前言筑本身的效率,降低建筑的自重荷载与地震荷载等与建筑ETFE,在化学中也被写作E/TFE,是visco-elasticfluo-自重关联的荷载效应。ETFE膜材因其强度高,而且一般以ropolymerethylene/tetrafluoroethylene-co-p
5、olymer的缩写形式。气枕或者张拉膜的形式用于建筑中,所以使用ETFE薄膜最近30年,已经有超过1000个项目使用ETFE薄膜满足上述第一原则。因为ETFE薄膜的厚度很小(一般使用作为维护结构或者屋面结构。这些使用ETFE薄膜的项目的厚度小于300μm),总质量同样很小,所以ETFE材料有现在主要建设于欧洲中部或者其他具有温和气候条件的地良好的比强度。而空气的质量也很轻,气枕中的空气几乎区。例如飓风这样的极端气候条件不会出现在这些地区,可以忽略不计。现阶段,三层的气枕自重只有大约5kg/2[4]所以在对上述使用ETF
6、E薄膜作为维护结构的建筑进行设m。另外,ETFE薄膜气枕有相对较大的跨度(最大可达计分析时,不需要考虑很大的组合荷载。12m),可以在支撑结构之间填充较大的空间,从而为整个我们已经知道,ETFE薄膜的力学性能和承载能力很大建筑结构节约质量。由于长气枕可以向支撑结构单向传递程度上取决于工作温度和材料本身的应变程度(Moritz,K.荷载,所以方形气枕的长度甚至可以更长。比如苏黎世动[1]2009)。如果温度和应变对材料的强度和刚度影响不能确物园里的MasoalaRainForrest,其屋顶的ETFE气枕长度达定的话,那
7、么由温和气候条件下推导出的材料性能在极端到了106m(见图1)。慕尼黑的AllianzArena也达到了4．6条件下是不安全的,也是不被推荐的。×15．8m(见图2)。最初,ETFE薄膜被用作温室和曲面反射镜上的临时或2．2 第二原则:使用轻型系统(buildingwithlightsystems)者附属结构面层或屋面。几年之后就被用于植物园、动物通过使用多层膜系统或者张拉单层系统,在一个构件馆、休闲长廊、门廊等建筑物的永久大跨度屋顶。现如今,上能同时获得几种建筑功能(例如,传递荷载、隔热、吸收ETFE薄膜已经被用于运
8、动场的看台和球场上方的屋顶。噪声、保湿、照明等)。可调节系统和自适应系统(adaptive比利时的“BurgersBush”是世界上第一个大范围使用system)就属于这种轻型系统,通过调节或者自适应来达到ETFE薄膜气枕的大型永久性项目。从1984年建成至今,几种不同的建筑功能,改变室内环境。自适应是指材料或透明轻质屋顶向人们展
