1、論建筑膜材的強(qiáng)度性能及連接技術(shù)由于膜材織物的織線沒(méi)有明顯的可測(cè)截面，最好的測(cè)定方法是對(duì)材料進(jìn)行重量和斷裂試驗(yàn)。編織物的拉力通常按kP5cm計(jì)。膜材的斷裂強(qiáng)度一般是指膜的單軸應(yīng)力狀態(tài)下的極限拉斷強(qiáng)度，這不符合膜雙向受拉的實(shí)際情況。一般編織物的受拉強(qiáng)度取決于每厘米中織線的數(shù)目、織線的登尼爾(900cm長(zhǎng)度的線的重量)以及編織方式。高壓結(jié)構(gòu)中對(duì)幾毫米厚的膜材強(qiáng)度需要超過(guò)1000kP5cm；而低壓結(jié)構(gòu)對(duì)強(qiáng)度及延伸性能要求較低，通常0712mm的膜材達(dá)到200-600 kP5cm的強(qiáng)度即可。也可通過(guò)爆破試驗(yàn)測(cè)定材料的強(qiáng)度和伸長(zhǎng)，對(duì)周邊夾住的試件用氣壓或液壓充脹至爆破點(diǎn)，爆破壓力通常以kPcm2表示。例如

2、，某種經(jīng)緯向都具有400kP5cm拉力的聚酯織物其爆破壓力為20 kP/cm2。 1 建筑膜材在雙向受拉時(shí)，其應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系呈明、顯的非線性性質(zhì)，且隨兩軸之間應(yīng)力比的變化而變化。復(fù)雜的非線性材料很不實(shí)用，應(yīng)用近似線性化的材料應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系導(dǎo)致的誤差很小。因?yàn)槟Ｐ椭谱鞯恼`差、裁剪式樣的變形、接縫處剛度的增大以及產(chǎn)生的皺折，常會(huì)進(jìn)一步改變應(yīng)力的分布，加之老化和永久荷載所引起的強(qiáng)度降低等，這種種因素都是很難測(cè)定的。所以在對(duì)膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，通常僅考慮結(jié)構(gòu)的幾何非線性性質(zhì)，認(rèn)為膜材是彈性材料或正交各向異性的材料進(jìn)行設(shè)計(jì)。 2.2 膜材的抗撕裂強(qiáng)度與粘結(jié)強(qiáng)度 可以用中間有小洞或一邊有缺口的試件對(duì)膜材進(jìn)行

3、撕裂試驗(yàn)，以取得抗撕裂一延伸性能。粘結(jié)強(qiáng)度(kpcm)是指由于材料受拉時(shí)涂層與編織物之間的粘結(jié)力。將兩塊5cm寬的試件用較小的壓力疊合，再將其脫開(kāi)，這種試驗(yàn)被稱為“剝皮試驗(yàn)”。與粗纖維織物比較，光潔纖維織物的涂層機(jī)械附著能力較差。 膜材的撕裂破壞是由初始的小洞、裂縫及缺陷引發(fā)的，應(yīng)保證建筑膜材在正常使用條件下，產(chǎn)生微小的裂縫或缺陷，但不會(huì)迅速擴(kuò)展導(dǎo)致更大面積的撕裂破壞。膜的抗撕裂能力與其粘結(jié)強(qiáng)度有關(guān)。粘結(jié)強(qiáng)度增加時(shí)，抗撕裂一延伸性能會(huì)減小。因?yàn)槟げ牡目顾毫哑茐哪芰χ饕Q于初始裂縫形狀的改變，應(yīng)調(diào)整布絲的受力，而不應(yīng)限制它的滑移，所以粘結(jié)強(qiáng)度不宜過(guò)大。此外，抗撕裂一延伸性能還會(huì)受到基布材料、編

4、織方法及涂層的影響。 2.3 膜材的強(qiáng)度性能關(guān)系 膜材的抗拉強(qiáng)度、粘結(jié)強(qiáng)度與抗撕裂強(qiáng)度之間有很大的相關(guān)性。基布編織緊密的膜材有很高的抗拉強(qiáng)度，但抗撕裂強(qiáng)度相應(yīng)較低，這是由于其很高的彈性模量及基布與涂層間的粘結(jié)強(qiáng)度較大的緣故。高的彈性模量限制了基布的拉伸、延展，而粘結(jié)作用又阻止了基布和涂層間的滑移，進(jìn)一步限制了膜材的拉伸延展，這種特性使高抗拉強(qiáng)度膜材實(shí)際可用的抗拉強(qiáng)度大大降低，因?yàn)樵趯?shí)際工程中，膜材的破壞主要是抗撕裂強(qiáng)度不足引起的撕裂破壞。 膜材的疲勞強(qiáng)度比抗拉強(qiáng)度小得多，接縫的強(qiáng)度通常比材料強(qiáng)度小，且由于紫外線的照射會(huì)老化、變質(zhì)，因此需對(duì)膜材在外部氣候條件下進(jìn)行性能試驗(yàn)，進(jìn)行長(zhǎng)期的觀測(cè)。從的角

5、度看，膜材的耐久性還是令人滿意的。微小的損傷可以修補(bǔ)，除稍加清洗改善透光度外，不需其他的養(yǎng)護(hù)和維修。 3. 薄膜材料的裁剪和連接技術(shù) 薄膜材料像服裝一樣需裁剪，再縫合、膠接或焊接。在歐洲市場(chǎng)上制成的商業(yè)半成品薄膜或涂層薄膜材料的門(mén)幅寬度通常是150cm，也有120cm、140cm、160cm或200cm的膜材。目前對(duì)標(biāo)準(zhǔn)形體的膜結(jié)構(gòu)的裁剪式樣，已可以用程序控制標(biāo)繪器來(lái)完成，用計(jì)算機(jī)操縱自動(dòng)樣片切割機(jī)進(jìn)行裁剪，節(jié)省了制圖步驟。但是，對(duì)于多種多樣的膜結(jié)構(gòu)，要根據(jù)具體的幾何形狀確定與之相適應(yīng)的裁剪式樣，盡可能地簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)。有時(shí)幾何形狀不同的單片膜材接合在一起，出現(xiàn)多向薄膜拉力，很容易出現(xiàn)皺折，這時(shí)需

6、制作尺寸精確的模型來(lái)估計(jì)薄膜拉力并確定裁剪方案。根據(jù)所采用的連接方式，膜材兩邊需重疊2-4cm。裁剪方式的選擇應(yīng)遵循以下規(guī)則： （1） 單片形狀規(guī)則、面積大的裁剪式樣比小而不規(guī)則的裁剪式樣好，接縫清晰、美觀； （2） 接縫長(zhǎng)度要盡量短，以減少浪費(fèi)； （3） 對(duì)于無(wú)法避免的重疊接縫，應(yīng)盡量使最少的接縫集中于一個(gè)地方； （4） 由于接縫處的強(qiáng)度比膜材強(qiáng)度低，所以沿主應(yīng)力方向的接縫比同其垂直方向的接縫要經(jīng)濟(jì)； （5） 沿薄膜表面最陡方向的接縫使雨、雪易于滑落，保持表面的干燥，防止出現(xiàn)由于大的雪載引起陷落。 單片的薄膜需通過(guò)一定的方式連接起來(lái)，為保證膜結(jié)構(gòu)整體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，接縫的強(qiáng)度應(yīng)與主要膜材的強(qiáng)

7、度接近，接縫處平整，韌性好，彈性盡可能大，保證幾何曲面的美觀。此外，接縫處無(wú)破損，在安裝使用過(guò)程中無(wú)硬褶，表面不能滲水，對(duì)于充氣薄膜要保證不漏，接縫要能具有一定的耐化學(xué)侵蝕能力。主要的接縫形式有縫制、粘合、焊接、鉚接和夾鉗。其中前三種是最經(jīng)常使用的接縫形式。縫制和粘合接縫的強(qiáng)度可能因受紫外線和高溫作用而降低，有效的保護(hù)辦法是在接縫處涂一層保護(hù)性的上光涂層或在薄膜上噴鋁霧。焊接是最佳的接合技術(shù)之一，焊接處的強(qiáng)度比膜材的強(qiáng)度還要高，焊接方法有熱氣、熱烙以及高頻熱壓。鉚接是很少采用的方法，而夾鉗一般用于臨時(shí)結(jié)構(gòu)。所有這些接縫都屬于不可分接縫。有時(shí)膜建筑比較龐大，對(duì)此可制造分段標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件，根據(jù)不同需要進(jìn)行組合。建筑物擴(kuò)建需增加或減少構(gòu)件時(shí)，使用可分接縫來(lái)連接。可分接縫形式有拉鏈搭接、加壓搭扣、套環(huán)連接、栓接和聯(lián)系帶連接等。可分接縫也可具有很好的氣密性，但與不可分接縫相比，其造價(jià)昂貴，應(yīng)盡量減少使用。 4. 結(jié)論 薄膜材料屬于柔性極大的高分子化學(xué)建材，它的材料性能、強(qiáng)度性能不同于一般的傳統(tǒng)建筑材料，并需通過(guò)特別的裁剪和連接技術(shù)才能應(yīng)用于膜結(jié)構(gòu)。薄膜材料的開(kāi)發(fā)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，需要各系統(tǒng)及部門(mén)的共同努力。幾十年來(lái)，全世界膜結(jié)構(gòu)迅速，建筑膜材的銷售額每年已達(dá)到30多億美元，我國(guó)目前