ETFE膜结构在建筑外墙上(水立方)的应用

ETFE的英文为：ethylene-tetra-fluoro-ethylene,中文名称为：乙烯-四氟乙烯共聚物，谷称：聚氟乙烯，又俗称：F-40.比重：1.7克/立方厘米成型收缩率：3.1-7.7%成型温度：300-330℃ETFE是最强韧的氟塑料，它在保持了PTFE良好的耐热、耐化学性和电绝缘性能的同时，耐辐射和机械性能有很大程度的改善，拉伸强度可达到50MPa，接近聚四氟乙烯的2倍。更主要的是其加工性能得以大大提高，特别是它和金属表面的附着力表现突出，使氟塑料和钢壳的紧衬工艺真正是以实现，即氟塑料F40旋转内衬生产工艺，ETFE旋转加工产品有很好的市场前景。ETFE还应用在电子电器制造行业中风管喷涂。物料性能：1、长期使用温度-80--220度，有卓越的耐化学腐蚀性，对所有化学品都耐腐蚀，摩擦系数在塑料中最低，还有很好的电性能，其电绝缘不受温度影响，有“塑料王”之称。2、其耐化学药品性与聚四氟乙烯相似，比偏氟乙烯好。3、其抗蠕变性和压缩强度均比聚四氟烯好，拉伸强度高，但长率可达100-300%。介电性好，耐辐射性能优异。4、ETFE加工成型性好，物理性能均衡、机械韧性好、耐射线性能优异，该材料具有聚四氟乙烯的耐腐蚀特性，克服了聚四氟乙烯对金属的不粘和性缺陷，加之其平均线膨胀系数接近碳钢的线膨胀系数，使ETFE（F-40)成为和金属的理想复合材料。主要用于工业用电电线电缆，原子反应堆电缆和车辆用电线及制作，工业用涂料等。ETFE（F-40)氟塑料来源于美国杜邦公司和日本旭硝子公司，主要应用于防腐蚀衬里。该材料具有聚四氟乙烯的面耐腐蚀特性，同时又有对金属特有的较强粘着特性，克服了聚四氟乙烯对金属的不粘合性缺陷，加之其平均线膨胀系数接近碳钢的线膨胀系数，使ETFE(F-40)成为和金属的理想复合材料，具有极优良的耐负压特性。用途：1、适于制作耐腐蚀件，减磨耐磨件、密封件、绝缘件和医疗器械零件。2、电线、电缆绝缘，防腐设备、密封材料、泵阀衬套，和化学容器。成型性能：1、结晶料，吸湿小。可采用通常得热塑性塑料得加工方法加工成制品。2、流动性差，极易分解，分解时产生腐蚀气体。宜严格控制成型温度不要超过350度，模具应加热100-150度，浇注系统对料流阻力应小。可成型0.7-0.8毫米厚的薄壁简单制品。3、透明粒料，注塑、挤出成型。成型温度300-330度，350度以上容易引起变色或发生气泡。宜高速低压成型，并注意脱模会较困难。ETFE膜材料介绍：ETFE的中文名为乙烯-四氟乙烯共聚物。ETFE膜材的厚度通常小于0.20mm，是一种透明膜材。2008年北京奥运会国家体育馆及国家游泳中心等场馆中将采用这种膜材料。乙烯-四氟乙烯共聚特膜作为结晶性高聚物，熔点为256-280℃。烯烧时可自熄。其抗剪切机械强度高，耐低温冲击性能是现有氟塑料中最好的，从室温到-80℃都能够有较高的冲击强度，化学性能稳定，电绝缘性和耐辐照性能好，ETFE薄膜的实际使用始于上世纪90年代，主要作为农业温室的覆盖材料、各种异型建筑物的蓬膜材料，如运动场看台、建筑锥型顶、娱乐场、旋转餐厅篷盖、娱乐厅篷盖、停车场、展览馆和博物馆等。英国新千年应典工程之一的“伊甸园”有“世界第八大奇观”之美誉。它由4座穹顶状建筑连接组成的全球最大温室，上面覆盖着由ETFE薄膜材料制成的透明盖板，其质量只有相同面积玻璃质量的1%，透明薄片可以回收利用，并具有良好的保温性。ETFE膜是透明建筑结构中品质优越和替代材料，多年来在许多工程中以其众多优点被证明为可依赖且经济实用的屋顶材料。该膜是由人工高强度氟聚合物（ETFE)制成，其特有抗粘着表面使其具有高抗污，易清洗的特点。通常雨水即可清除主要污垢。ETFE膜使用寿命至少为25-35年，是用于永久性多层可移动屋顶结构的理想材料。该膜材料多用于跨距为4米的两层或三层充气支撑结构，也可根据特殊工程的几何和气候条件，增大膜跨距。膜长度以易安装为标准，一般为15-30米。小跨度的单层结构也可用较小规格。ETFE膜达到B1、DIN4102防为等级标准，燃烧时也不会滴落。且该膜质量很轻，每平方米只有0.15-0.35公斤。这种特点使其即使在由于烟、火引引导的膜融化情况下也具有相当的优势。根据位置和表面印刷的情况，ETFE膜的透光率可高达95%。该材料不阴挡紫外线等光的透射，以保证建筑内部自然光线。通过表面印刷，该材料的半透明度可进一步降低到50%。根据几何条件及膜的层数，其K值可高达2.0W/m2K。耗能指数以一个三层印刷的膜为例可达到0.77.由于其优秀品质，ETFE膜几乎不需日常保养。可对其由于机械损坏的屋顶进行简单楂查（一年一次为宜），并根据需要就地维修。同时也可检查通风系统，更换过滤装置。ETFE膜完全为可再循环利用材料，可再次利用生产新的膜材料，或者分离杂质后生产其它ETFE产品。国家奥林匹克游泳馆水立方就是用ETFE膜制成的。关于国家奥林匹克游泳馆水立方膜：水立方的膜产品供应商德国VECTORFOILTEC公司和沈阳远大企业集团从2005年1月开始膜片工程。水立方工程建设从2003年12月开始，到竣工后将能容纳17000人。混凝土和钢结构工程已于2005年7月结束，并于8月1日开始安装膜垫。VECTORFOILTEC公司在其网站上介绍了“气候外被膜”系统的工作原理：TEXLON幕墙系统采用具紫外线稳定性的聚四氟乙烯制成许多幕层，并将膜垫或膜片焊入其中。用挤压铝制品将膜垫边缘系在一起，固定后就形成了主支撑结构。注入低压空气的膜垫膨胀后能够隔热，还通挡风。“TEXLON膜垫至少有两层。但可通过增加系统层次来提高幕墙的隔热性。每块膜片都能用各种方法来处理，能控制和调节屋顶的美感、视觉透明度和太阳能增益水平。”VECTORFOILTEC公司还表示，他们同时采用了HOECHSTAG公司的HOSTAFLON和杜邦的TEFZELETFE膜材料，但没有明确说明水立方工程所用的是哪一种产品。国家游泳中心的蓝色外衣由3000多个气枕组成，最大的9平方米，最小的不到1平方米。从外表看这些气枕组成了一个单一结构，但实际上彼此相对独立，在需要时能方便换单个膜垫。本报讯(记者吴东耿诺刘宇鑫)国内首个ETFE膜工程正在为国家游泳中心披上新衣。记者昨日从2008奥运工程办公室了解到，进入8月份，国家游泳中心膜结构气枕安装的各项作业条件已准备到位，正式进行膜结构安装。全部安装计划从建筑物西南角墙体开始，8月1日已完成第一个约1平方米的蓝色三角形气枕安装。8月1日下午4时许，膜结构施工单位完成了安装前的检测，但突降的大雨使得施工方不得不暂停原定安装计划。施工方并不甘心被老天搅乱工程的进度，随着天气的逐渐好转，他们再次投入了膜结构安装的准备工作。经过施工方的再次努力，1块约1平方米的三角形“气泡”(膜结构气枕)终于成功安装在了水立方的钢结构上。对号入座层层把关像这样的“气泡”，整个水立方共需要3000多个，表面覆盖面积达到10万平方米，堪称世界之最。它们大小不一，形状各异，最大一个约9平方米，最小的一个不足1平方米。为了能够确保整个工程进度，所有“气泡”在运到场馆前，先在加工厂按照施工方的要求进行裁剪，并一一编号。到达现场后，经过施工方的检验，按照编号安装到相对应的位置。半月后“泡泡”初现端倪和当初的效果图不同，此次安装成功的“气泡”并没有想象中那么“丰满”。据施工方介绍，为了施工的方便，安装上去的气泡全是未充气的。安装完一定区域后，将通过事先安装在钢架上的充气管线对“气泡”进行充气。整个充气过程由电脑智能监控，电脑将根据当时的气压、光照等条件使气泡保持最佳状态。据悉，水立方“气泡”的首次充气将在半月后进行，届时现在看上去“干瘪”的气泡将逐渐丰满起来。为确保正式安装的顺利进行，2006年春节前完成了实体墙面500平方米试安装。同时，随主体钢结构相应完成了气枕转接件、充气管道、铝合金夹具底座等施工准备工作，气枕安装已经正式开始。明年下半年，这个全球最大的ETFE膜结构工程就将竣工。镀点调光通亮记者在现场看到，这种ETFE膜是全透明的。第29届奥运会举办时正值盛夏，酷暑天气会不会使“水立方”变成一个汇聚阳光的“温室浴场”？如何在保持游泳馆的透明、美观的同时，避免透明场馆温度偏高、出现眩光？“解决上述问题的法宝就是分布在ETFE膜上的上亿个镀点，即在ETFE膜的表层，镀上上亿个与膜的颜色类似的镀点，用来改变光线的方向，起到隔热散光的效果。”技术人员介绍，这些“镀点”布成的点阵，就像一把把遮阳伞，把刺眼的光线和多余的热量挡在场馆之外；而在一把把“遮阳伞”之间，所需光线可以自由通过，保证场馆的温度和采光。RJ076RJ215RJ202新闻链接“水立方”的创意来自细胞组织单元的基本排列形式以及水泡、肥皂泡的天然构造。这种在自然界常见的形态从来没有在建筑结构中出现过，为了让观众在观看比赛时置身于“水立方”的清凉幽静之中，设计方案建筑围护结构采用了一种新型的ETFE气枕，由约3000块气枕组成的膜结构，表面覆盖面积达到10万平方米，比德国世界杯安联球场还要大4万平方米。它可以吸收70％的太阳光能，把多余的光线过滤掉，隔热散光，还具备抗压功能。GPS定位，“火柴棍”搭起大框架外表柔美的“水立方”内部由6700吨重的钢架支撑，搭建这样的钢结构在国内乃至世界上都是第一次。中建一局集团建设发展有限公司项目经理孙洪庄告诉记者：“刚开始安装很不理想，上去之后一焊就变形了，后来采用了GPS定位系统，并在施工前用杆和节点形态相似的火柴棍拼出形状，突破了技术障碍，安装速度也加快了，最快的一天是200多根，而且全部安装完成后钢结构一次卸载成功。”“泡泡”强度大，可用汽车压“水立方”的建筑外围护是内外两层ETFE膜结构，由3000多个气枕组成，覆盖面积达到１０万平方米。这些气枕大小不一，形状各异，最大的一个约９平方米，最小的一个不足１平方米。国家游泳中心总经理康伟介绍说，这种材料质地轻巧，但强度却超乎想像———“我们做过实验，气枕充好气之后，汽车压过去都没有问题”。“皮肤”受损，创可贴来补为保护“水立方”的“皮肤”ETFE膜，在场馆四周设有一圈高两米的护栏，并在护栏内开凿了一道宽6米、深0.5米的护城河，很难从外部对膜进行人为触摸和破坏。屋顶的气枕框架边缘还装有极细的钢丝线，防止鸟对气枕造成破坏。每个气枕都有相对独立的充气口和放气口，受到局部破坏时不会造成整体“泄气”，即使被利器扎破也只会“慢撒气”，而且气枕的气压是由电脑控制的，万一出现外膜破裂、漏气的情况，工作人员在8小时内就可用类似创可贴的专用胶带修补小面积的破损。10问“水立方”为啥是方的？“鸟巢”决定的“其实说白了，‘水立方’是‘鸟巢’的配角。它的存在要与‘鸟巢’相互呼应，‘鸟巢’是椭圆的，不规则的，因此‘水立方’就要呈现一种方方正正、特别规范的形状，与之形成一种补充。”作为“水立方”的总设计师，赵小钧用了这样一句话来形容“水立方”所处的位置。“水立方”是蓝色的？它是“变色龙”白天的“水立方”，是淡蓝色的。不过，夜晚的“水立方”，却蕴含着无限可能，可以变换颜色，还可以组合成各种图案。其中的奥秘就在于：“水立方”外墙的每个气枕泡泡间都装有LED灯，共有36000盏。奥运后咋办？将成娱乐中心北京奥运会后，“水立方”的运营方案将被划分为7大运营板块，包括商业楼、网球场、热身厅、戏水乐园，甚至还包括了商业区等。届时，“水立方”将成为水上娱乐中心。名字咋起的？在酒吧里诞生“水立方”这个名称最初是怎么来的呢？据中方建筑师胡小明介绍，灵感来源于“一个方盒子，许多水泡泡”。“有一天晚上工作很晚了，大家到酒吧里一边谈工作，一边喝酒，当时即兴起了很多五花八门的名字，最后一个澳大利亚的建筑师就说它是方的，又跟水相关，就起了一个英文名叫‘WaterCube’（水的立方体），翻成中文大家动了很多脑筋，最后大家觉得‘水立方’更加简洁明了，所以这个名字就在酒吧中产生了。”资金哪来?霍英东就捐了两亿港币作为惟一一个由北京奥组委指定的、接受港澳台同胞和海外华侨华人捐赠建设的