膜材料的性质

文章来源:天禧膜官网 发表时间:2018-06-07

 膜材料的性质

  膜作为继木材、砖石、金属、混凝土之后的第五代建筑结构材料,具有显著的自身特性。第一代木材和第三代钢材拉压性能均良好,第二代砖石和第四代混凝土则只具备良好的抗压能力,作为第五代的膜材料则只能受拉,没有承压和抗弯曲能力,这是膜的最本质的特征。具体地讲,膜材的主要特征如下:

  (1)拉伸性能

  膜材的拉伸性能包括拉伸强度(Tensionn Strength)、拉伸模量(Modulus of Elasticity)和泊松比(Poisson’s Ratio)三个力学指标。膜材本身不能受压也不能抗弯,但具有很高的拉伸强度,所以要使膜结构正常工作就必须引入预拉力、并形成互反曲面。通常膜材料的拉伸强度都可达100MPa以上。

  模材应力-应变关系是非线性的,一般采用切线模量作为弹性模量,膜材的弹性膜量约为钢的1/3左右。膜材的泊松比,即横向变形特征,约为0.2左右。由于膜是双向受力结构,设计时必须以膜材的双轴拉伸实验确定膜的弹性膜量及泊松比。

  (2)撕裂强度

  膜材是张拉结构材料,其撕裂破坏比受拉破坏要严重很多,所以撕裂强度和抗撕裂性能非常重要。PVC涂覆聚酯长丝织物具有中等的撕裂强度,PTFE涂覆玻璃纤维的材料具有较高的撕裂强度。

  (3)正交异向性

  张拉膜结构曲面需要经向和纬向两个主轴方向反向曲率来保证,一个方向的曲率向下凹,另一个方向必须向上凸。传统膜材基材是由经﹑纬向纱线编织而成,因而呈现很强的正交异性性能,经纬向变形能力相差达3-5倍之多。

  (4)蠕变和松弛

  蠕变和松弛是膜材的另一个重要特性,也是膜起皱和失效的重要原因,在裁剪分析和加工时需要考虑这个因素。聚酯长丝织物在使用的头十年里就会因为蠕变丧失50%的预张拉力,相反,玻璃纤维织物要稳定很多。

  (5)非力学性质:安全方面的性质,如耐久性、防火性能、防雷性能等;非安全方面性质,如隔音或音响性能、自洁性能等等。

  由于膜结构的造型要求和膜材自身特性的原因,膜结构设计与其它结构有很大的不同。膜结构设计包括形状确定(“找形Form Finding)、荷载分析(Loading Case Analysis)和裁剪分析(Cutting Pattern)等三方面内容,下面分别论述。

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