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幕墙资讯:ETFE给水立方穿柔软外衣

放大字体  缩小字体 更新日期:2017-10-13  来源:建材之家  作者:玻璃之家  浏览次数:163
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玻璃之家讯:在中国的建筑界,国家游泳中心即“水立方”不仅在设计上体现了创新,在材料上也应用了备受建筑界关注的膜材料(ETFE——乙烯四氟乙烯共聚物),ETFE新型环保节能的膜材料被应用在“水立方”的外墙和屋顶。


  多方考量 选中ETFE

  “当初做了许多不同材料试验,包括玻璃、阳光板、玻璃钢等,但是这些材料的重量、跨度等无法达到‘水立方’的设计需要。”中建国际北京设计顾问有限公司结构工程师张欣表示,比如跨度方面,“水立方”的立面与屋面上的气枕最大达到了90平方米,其他材料的极限尺寸无法达到,而用完全整片的材料做上去,也会影响“水立方”的气泡效果。曾经想用玻璃钢,但玻璃钢无法达到要求中的理想透光效果。


  “水立方”项目德方负责人、北京泰克斯隆科技发展公司项目经理韩更赞指出,ETFE最早在建筑方面应用的是欧洲,主要用于建筑的采光带、游泳池及嬉水乐园。此膜材已经经历了30年抗气候检验,到目前为止没有退化变质迹象。这些测试包括膜屋顶系统置于高紫外线辐射地区和特别的高污染区,并且此膜材不需要任何化学添加剂来防腐,因其本身有很强的紫外线穿透性同时不受紫外线侵蚀。


  自2005年参与“水立方”幕墙工程设计和建设的张欣谈起ETFE就赞不绝口,“它的优点非常多,它的特性使设计得以实现。”张欣表示,这个材料研制本意是应用于太空中的空间站、航天飞机等,因为此材料不怕阳光照射,使用年限较长,不用经常更换。上世纪80年代初被应用到建筑物上,首次应用在荷兰一家动物园的屋顶结构,其承包商也是目前“水立方”的承包商,即北京泰克斯隆科技发展公司,后来相继在欧洲出现了很多类似的建筑物。大多数已落成的建筑物使用ETFE气枕作为天窗(词条“天窗”由行业大百科提供)或植物园的外墙和屋顶,主要原因是它具有非常好的采光(词条“采光”由行业大百科提供)特性、质量轻不需要复杂的支撑系统,可以最大限度地保证建筑师要求的视觉通透感。


  从审美水平来看,ETFE材料强化了建筑物的主题。它们柔软的外形,给人以泡沫一样的感觉,更像建筑物的一件有活力的“充气夹克”。


  优点显著 仍需研究

  从简单的优点来说,首先是ETFE的寿命比较长,可达30年,一般幕墙寿命为15年。其次是透光率高,透明膜材透光率可达98%,与透明玻璃的透明度相同,可以附着不同的色彩。同时,膜材非常薄、重量非常轻,“水立方”使用的最厚膜材为250微米,最薄膜材为80微米。尽管如此之薄,但拉伸能力非常强,在300%~400%的拉伸力下,才会发生脆性变形而被破坏,而在100%的拉伸力下,膜材被拉伸后仍然可以恢复原形。


  韩更赞指出,屋面系统可以承受局部雪载和风载,膜材具有很高的抗拉强度及抗撕裂能力,可以防止细微刮口发展成较大裂痕。“我们设计过的屋面系统可承受220公斤/平方米风吸引力,可承受300公斤/平方米雪荷载。”


  此外,ETFE熔点高,为270℃,遇到明火熔化时无滴落物,基本不产生烟雾。ETFE气枕的声学效果在试验室经过试验,是低频透射,高频反射的材料,可以通过一些手段,即使用足够面积的吸声材料将高频声波吸收掉,以达到降低混响时间的目的。ETFE的保温(词条“保温”由行业大百科提供)隔热性能比较好。这是缘于建筑物的特殊构造,立面和屋面均由两层气枕组成,立面每个气枕由三层膜材组成,屋面每个气枕由四层模材组成,三层膜或四层膜之间构成封闭的空腔。充气后,空气可以起到隔热保温的功效。目前业内保温较好的中空Low-E玻璃的传热系数为1.8左右。在试验室里测试过一层膜、二层膜及多层膜的隔热效果,经过计算立面双层ETFE气枕墙体的传热系数为1.1,传热系数越小表明保温隔热效果越好。


  通过这样的设计与分析,经过试验室测试,“水立方”与标准的节能建筑物相比,可以在节能65%的基础上再节能9%。


  具备如此多的优势,但张欣认为ETFE与一般的幕墙结构相比,其造价更是非常有竞争力。从“水立方”来看,其造价并不是很高。


  “其实,现在对ETFE的了解还是不够的,尽管做了这么多试验,有些性能还是没有完全掌握,比如说热功方面,在试验室里做大量的测验,大多数情况下停留在理论测试和数据计算上面,在真正的建筑物里还没有得到热功方面的数值,是否与理论数据相符合,如果有出入还需继续研究。”张欣说。



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