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    張拉膜材料的性質

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    來源: 卓越網絡部     發表時間: 2021-07-03 14:48:40

      張拉膜作為繼木材、磚石、金屬、混凝土之后的第五代建筑結構材料,具有顯著的自身特性。第一代木材和第三代鋼材拉壓性能均良好,第二代磚石和第四代混凝土則只具備良好的抗壓能力,作為第五代的膜材料則只能受拉,沒有承壓和抗彎曲能力,這是膜的最本質的特征。具體地講,膜材的主要特征如下:
      
     ?。?)拉伸性能。膜材的拉伸性能包括拉伸強度(Tensionn Strength)、拉伸模量(Modulus of Elasticity)和泊松比(Poisson’s Ratio)三個力學指標。膜材本身不能受壓也不能抗彎,但具有很高的拉伸強度,所以要使膜結構正常工作就必須引入預拉力、并形成互反曲面。通常膜材料的拉伸強度都可達100MPa以上。模材應力-應變關系是非線性的,一般采用切線模量作為彈性模量,膜材的彈性膜量約為鋼的1/3左右。膜材的泊松比,即橫向變形特征,約為0.2左右。由于膜是雙向受力結構,設計時必須以膜材的雙軸拉伸實驗確定膜的彈性膜量及泊松比。
      
     ?。?)撕裂強度。膜材是張拉結構材料,其撕裂破壞比受拉破壞要嚴重很多,所以撕裂強度和抗撕裂性能非常重要。PVC涂覆聚酯長絲織物具有中等的撕裂強度,PTFE涂覆玻璃纖維的材料具有較高的撕裂強度。
      
     ?。?)正交異向性。張拉膜結構曲面需要經向和緯向兩個主軸方向反向曲率來保證,一個方向的曲率向下凹,另一個方向必須向上凸。傳統膜材基材是由經﹑緯向紗線編織而成,因而呈現很強的正交異性性能,經緯向變形能力相差達3-5倍之多。
      
     ?。?)蠕變和松弛。蠕變和松弛是膜材的另一個重要特性,也是膜起皺和失效的重要原因,在裁剪分析和加工時需要考慮這個因素。聚酯長絲織物在使用的頭十年里就會因為蠕變喪失50%的預張拉力,相反,玻璃纖維織物要穩定很多。
      
     ?。?)非力學性質:安全方面的性質,如耐久性、防火性能、防雷性能等;非安全方面性質,如隔音或音響性能、自潔性能等等。由于膜結構的造型要求和膜材自身特性的原因,膜結構設計與其它結構有很大的不同。膜結構設計包括形狀確定(“找形”,Form Finding)、荷載分析(Loading Case Analysis)和裁剪分析(Cutting Pattern)等三方面內容,下面分別論述。
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