膜结构看台常见膜材的物理性能分析

  膜结构看台作为较大跨度膜结构建筑的一种，在膜材的选择与设计时，先要考虑的就是其抗风性能与抗雨雪荷载性能，而常用的膜材主要有P类膜材、PTFE膜材与ETFE膜材三种。通过对三种膜材的物理性能分析表明，膜材的抗风性能与抗雨雪荷载性能与他们的抗拉强度、抗撕裂强度和搭接强度有关。
  

  一、P类膜材的物理性能

  
  P类膜材指的是以聚合物纤维编织成基布、并在表面涂敷不同材料而形成的膜材，分为PVC、PVDF、PVF三种，他们的物理强度取决于编织基布的强度，与厚度和表面涂敷材料并没有关系。

  1、抗拉强度

  
  由于P类膜材属于非线性非弹性材料，所以其抗拉强度与基布的经纬方向有关，实验表面其经向抗拉强度比纬向差了5%至8%，所以在设计与施工膜结构体育看台时应避免经向的拉伸。
  

  2、抗撕裂强度

  
  P类膜材的抗撕裂强度在方向上的差异主要是和基布的编织方法有关，当采用混编时基本无差异，但采用平行编织差异就会在5%以上，而通常情况下，涂层越厚、与基布结合越好，P类膜材的抗撕裂强度便会有所提升。由于膜材的抗撕裂强度基数并不高，所以在设计和材料布置中都应该尽量避免撕裂膜材，尤其是安装过程中不要有打孔等破坏性安装。
  

  3、搭接强度

  
  膜材的拼接大部分情况下都使用的是热合高频焊接，而膜材本身的焊接强度与焊接尺寸就直接决定了其焊接强度，而一般来说聚酯纤维膜材的焊接强度是高于膜材本身的强度的，所以P类膜材在焊接时应先将涂层打磨后再进行焊接，同时为了提高焊接强度，还可以增加焊接的宽度与深度。
  

  二、PTFE膜材的物理性能

  
  PTFE膜材是使用玻璃纤维编织成基布，然后在其上涂敷聚四氟乙烯树脂而形成的复合材料，它的物理强度比P类膜材更高，而且弹性模量小，稳定性能更好。
  

  1、抗拉强度和预应力

  
  PTFE膜材目前只能采用平行编织的方法来编织玻璃纤维，所以其经向的抗拉强度要比纬向差了10%，同时因为PTFE膜材可以承受比较大的预应力以及具有更好的刚性，所以在使用时不仅要考虑其抗拉强度，还需要考虑预应力的释放。

  2、撕裂强度和搭接强度

  
  PTFE膜材的撕裂强度与玻璃纤维的密度有关，同时也与其表面的涂层有关，这就需要考虑膜材厂家使用的原材料以及涂层的性能。PTFE膜材的焊接与其他膜材不同，由于玻璃纤维的熔点很高，所以应借助热熔膜来辅助表面涂层融合。
  

  三、ETFE膜材的物理性能

  
  ETFE膜材是一种无基布膜材，其材料本身是一种热塑性薄膜材料，具有良好的弹性，所以其弹性模量和厚度的关系并不大。ETFE膜材被拉伸发生断裂时的延伸率达到400%，拉伸过程分为三个阶段：弹性阶段、屈服阶段和塑性流动与断裂阶段。
  

  1、拉伸应力

  
  ETFE膜材在弹性阶段的变形量很小，应变仅为约2%，屈服应力14Mpa左右，在这个阶段薄膜可以认为是弹性材料；ETFE膜材的屈服阶段是一个区域，材料弹性模量大大降低，应变从2%迅速增加到15%左右，应力也从14Mpa增大到约22Mpa，此时若卸载材料将发生残余应变；当应力超过22Mpa左右时，ETFE膜材进入塑性流动断裂阶段，材料被拉长而应力增加缓慢，断裂时应力超过40Mpa。
  

  2、膜材徐变现象

  
  ETFE膜材在长期受到拉伸应力作用下会发生徐变现象，薄膜逐渐变形伸长，膜面发生松弛。在一定时间范围内发生的徐变量很小，且仅发生在被拉伸后的开始阶段，当应力增大到6Mpa左右时，徐变量变大并有随时间持续发展的趋势，当应力进一步增大到9Mpa时，膜材的徐变会随时间的推移一直发生。
  
  在环境温度为40℃的高温情况下，即使在3MPa的拉伸应力下材料也会发生持续的徐变，当温度上升到60℃时材料变软徐变非常大。温度升高导致ETFE薄膜徐变增大的同时，也会使材料的抗拉强度降低。

  以上内容就是七色小编为大家整理的膜结构看台常见膜材的物理性能分析，在通常情况下，膜结构看台采用P类膜材和PTFE膜材居多，主要原因在于ETFE膜材多用于双层或多层的气枕结构，一般在较小的体育场和学校并不会采用，所以还是要根据力学计算来选用合适的膜材。洛阳七色膜结构工程有限公司与多个膜结构科研院所都有合作，拥有多名膜结构设计人员，在膜材的选用与力学计算上均有丰富的经验，如有其它相关疑问，都可以在我们的网站留言，或者拨打客服电话进行详细咨询。

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