西藏会展中心是西藏地区最大膜结构工程, 膜结构为骨架式膜体系, 骨架膜为两层, 局部区域为三层, 张拉膜面积达91000m2。随着国家基础建设事业的发展, 特别是十二五期间国家对西部地区基础建设的大力支持, 将会有造型更好、标准更高、类型更多的膜结构工程从高原地区拔地而起

日照紫外线强, 全年总辐射达到195千卡/厘米z, 是同纬度成都的2.1倍, 上海的1.7倍, 日照时间长, 年日照时数在3000小时以上, 比成都多1800个小时, 比上海市多1100个小时。西藏高原紫外线强的主要原因是空气稀薄清洁, 水汽含量少, 阳光透过大气层时能量损失少。

西藏地区日照充足, 在高原缺氧、日昼温差大、紫外线强、环境艰苦、资源匮乏的环境下, 如何节约成本, 比较各种的膜体材料性价比, 选用何种膜结构材料才能保证膜体外观、膜结构的耐久性, 需要我们在膜体材料选择与制作上做出必要研究。

用于建筑工程的薄膜材料可以分为织物类膜材和非织物类膜材两大类。其中织物类膜材常见的有PVC涂层覆盖聚酯纤维织物 (以下简称PVC膜材) 以及PTFE涂层覆盖玻璃纤维织物 (以下简称PTFE膜材) ;非织物类膜材则以ETFE薄膜最具代表性和竞争性。

织物类膜材由织物基层加表面涂层复合而成, 基层提供材料以强度等力学性能, 涂层则提供防火、防老化等物理及化学性能。常用的基层材料有聚酯纤维、玻璃纤维、聚丙烯纤维等;常用的涂层材料则有聚氯乙烯 (PVC) 、聚四氟乙烯 (PTFE, 俗称Teflon) 、硅酮及聚酰胺等。

PVC膜材的主要性能指标如下:

a.颜色及透光性能:有多种颜色可供选择, 透光率在8%-16%之间;

b.寿命及稳定性能:寿命为10-15年, PVC涂层受紫外线影响将逐步老化;

c.防火性能:阻燃材料;

d.自洁性能:自洁性能一般, 随着PVC涂层的老化, 表面会泛黄、积尘、起斑点甚至涂层脱落, 在强紫外线照射地区尤为明显。

PTFE膜材的主要性能指标如下:

a.颜色及透光性能:只有白色一种。PTFE膜材刚安装时略微呈黄色, 随着太阳光的照射, 一般在3-6个月变为纯白色。透光率在10%-15%之间;

b.寿命及稳定性能:寿命为25-30年, 涂层受紫外线影响小, 稳定性好;

c.防火性能:不燃材料;

d.自洁性能:自洁性能好, 雨水即可冲刷表面积尘而保持清洁;

ETFE膜材主要性能指标如下:

a.颜色:透明、白色, 可印制成各种颜色的图案;

b.透光性:单层透明膜材的透光率高达95%, 白色膜材为50%-55%;

c.防火性能:阻燃材料;

不同种类、不同品牌及同一品牌不同型号的膜材, 其性能及价格各有不同。膜材的选择旺旺在很大程度上取决于建筑物的功能、防火要求、设计寿命和投资额。一般来说, 选择膜材时主要考虑以下因素:

a.强度, 包括抗拉强度与抗撕裂强度等, 视膜面的工作应力来选择;

b.耐久性, 包括抗老化性能、徐变性能以及适应气候的能力;

c.防火性能, 即要求材料是阻燃还是不可燃, 这又取决于建筑物的功能及当地对建筑材料防火性能要求的规定;

d.价格, 往往起控制作用;

e.膜材的加工性能、幅宽及拟建工程的膜面形状等。

下面就上述三大类膜材进行性能及价格对比:

针对西藏会展中心这个工程, 其设计要求如下:

会展中心设计理念为“白云”形状, 顶部膜结构设计复杂, 在张拉膜这一块加工性能必须要非常好;对于这一块PTFE在造型方面做不到现场施工的柔软程度;

拉萨地区经济条件欠佳, 在经济上必须要严格控制, 对于ETFE材料来说单价超过了概算标准;

总结:虽然PVC材料在紫外线下的影响较PTFE强, 但是其加工性能、柔软程度以及热的特性部分表现出来的性能比PTFE强。由于拉萨地区日照强, 对于透光度不宜过大, 另外最有影响的是其性价比非常高, 其低成本的经济性符合拉萨市场。所以会展中心选用PVC作为膜结构的基材。

由于PVC膜材的耐候性略差, 为了提高膜材的耐候性, 西藏会展中心使用耐候性能好的氟树脂对膜材表面进行涂层。聚偏氟乙烯 (PVDF) 在常温下可以溶解在有机溶剂中, 所以会展中心对于涂层材料选择选用PVDF材料。

PVDF涂料有如下特性:

5.1 其属于含氟共聚物, 它比其他聚合物具有更大的化学结合力和结构稳定性;

5.2 它不会与大气中的污染因素起反应, 即使腐蚀能力很强的溶剂对它也不会造成损害;

5.3 它不会受紫外线的激化而产生组织结构的变化, 日晒不会加速它“老化”。

PVC基层材料其柔软、加工性能好一直受到广大单位的青睐, 但是其抗紫外线能力在高原地区膜材料竞争中处于劣势。为了能很好的解决此问题, 在PVC基层上涂刷PVDF涂层, 这样对于抗紫外线能力有高效的提升, 同时其性价比适合拉萨市场的建设。