随着建筑织物复合材料的成功开发,现代膜结构得到了广泛的应用和发展。膜结构材料通常使用坚固和柔软的织物复合材料。作为膜结构看台材料,膜材料要求具有良好的物理财产,如耐火性、耐久性、防水性、自清洁性和良好的机械财产。拉伸强度和抗撕裂性是薄膜的两个重要力学指标。这种材料具有很高的抗拉强度,但其压缩刚度和弯曲刚度基本为零,并且具有很强的各向异性、材料非线性、蠕变和应力松弛。在目前膜结构的力学分析中,膜材料的力学模型通常假设为线弹性正交各向异性材料,主轴方向不变。
膜材料的机械财产主要由内部基材织物决定,而物理财产主要由外部涂层决定。常用的膜材料是复合膜材料,通常使用玻璃纤维织物或聚酯纤维织物作为基材,聚乙烯(PVC或聚四氟乙烯(PIFE))作为涂层,聚氟乙烯(PVF)或聚偏二氟乙烯(PWDP)作为表层,这些材料具有重量轻、不易燃、自清洁、透光和耐用的特点,是膜结构的理想材料。
在膜结构看台的膜材料应用中,还应解决以下问题:在膜材料的切割过程中,特别是在进行热封焊接时,必须考虑加工过程中产生的残余力,热封接缝两侧的薄膜材料应整体释放内应力;由于膜材料在张力作用下会随着时间的推移而产生蠕变问题,因此在设计时应增加预调节装置,以便于在使用过程中重新张紧;由于膜材料的导热性,在设计时应加强膜结构的隔热措施,如使用双层膜或使用带有支撑结构的钢管作为加热、通风和融雪管;在选择膜材料时,要充分考虑隔热与采光的矛盾,在两者之间找到合适的结合点。防止膜结构中冷凝的问题可以通过在膜材料上施加防冷凝剂或使用双层膜方法来解决;同时,也有必要考虑膜结构的隔音问题。此外,对于由预应力索和刚架支撑的膜结构看台,通常只考虑膜材料作为围护结构,而忽略了膜材料对张拉后结构刚度和承载力的影响。因此,膜结构和支撑结构之间的协同工作问题需要进一步研究。
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