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        膜結構看臺常見膜材的物理性能分析

        時間:2020-06-16 10:22:20 點擊:470 次 來源:洛陽七色膜結構工程有限公司
          膜結構看臺作為較大跨度膜結構建筑的一種,在膜材的選擇與設計時,首先要考慮的就是其抗風性能與抗雨雪荷載性能,而常用的膜材主要有P類膜材、PTFE膜材與ETFE膜材三種。通過對三種膜材的物理性能分析表明,膜材的抗風性能與抗雨雪荷載性能與他們的抗拉強度、抗撕裂強度和搭接強度有關。
          

          一、P類膜材的物理性能

          
          P類膜材指的是以聚合物纖維編織成基布、并在表面涂敷不同材料而形成的膜材,分為PVC、PVDF、PVF三種,他們的物理強度取決于編織基布的強度,與厚度和表面涂敷材料并沒有關系。


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          1、抗拉強度

          
          由于P類膜材屬于非線性非彈性材料,所以其抗拉強度與基布的經緯方向有關,實驗表面其經向抗拉強度比緯向差了5%至8%,所以在設計與施工膜結構看臺時應避免經向的拉伸。
          

          2、抗撕裂強度

          
          P類膜材的抗撕裂強度在方向上的差異主要是和基布的編織方法有關,當采用混編時基本無差異,但采用平行編織差異就會在5%以上,而通常情況下,涂層越厚、與基布結合越好,P類膜材的抗撕裂強度便會有所提升。由于膜材的抗撕裂強度基數并不高,所以在設計和材料布置中都應該盡量避免撕裂膜材,尤其是安裝過程中不要有打孔等破壞性安裝。
          

          3、搭接強度

          
          膜材的拼接大部分情況下都使用的是熱合高頻焊接,而膜材本身的焊接強度與焊接尺寸就直接決定了其焊接強度,而一般來說聚酯纖維膜材的焊接強度是高于膜材本身的強度的,所以P類膜材在焊接時應先將涂層打磨后再進行焊接,同時為了提高焊接強度,還可以增加焊接的寬度與深度。
          

          二、PTFE膜材的物理性能

          
          PTFE膜材是使用玻璃纖維編織成基布,然后在其上涂敷聚四氟乙烯樹脂而形成的復合材料,它的物理強度比P類膜材更高,而且彈性模量小,穩定性能更好。
          

          1、抗拉強度和預應力

          
          PTFE膜材目前只能采用平行編織的方法來編織玻璃纖維,所以其經向的抗拉強度要比緯向差了10%,同時因為PTFE膜材可以承受比較大的預應力以及具有更好的剛性,所以在使用時不僅要考慮其抗拉強度,還需要考慮預應力的釋放。


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          2、撕裂強度和搭接強度

          
          PTFE膜材的撕裂強度與玻璃纖維的密度有關,同時也與其表面的涂層有關,這就需要考慮膜材廠家使用的原材料以及涂層的性能。PTFE膜材的焊接與其他膜材不同,由于玻璃纖維的熔點很高,所以應借助熱熔膜來輔助表面涂層融合。
          

          三、ETFE膜材的物理性能

          
          ETFE膜材是一種無基布膜材,其材料本身是一種熱塑性薄膜材料,具有良好的彈性,所以其彈性模量和厚度的關系并不大。ETFE膜材被拉伸發生斷裂時的延伸率達到400%,拉伸過程分為三個階段:彈性階段、屈服階段和塑性流動與斷裂階段。
          

          1、拉伸應力

          
          ETFE膜材在彈性階段的變形量很小,應變僅為約2%,屈服應力14Mpa左右,在這個階段薄膜可以認為是彈性材料;ETFE膜材的屈服階段是一個區域,材料彈性模量大大降低,應變從2%迅速增加到15%左右,應力也從14Mpa增大到約22Mpa,此時若卸載材料將發生殘余應變;當應力超過22Mpa左右時,ETFE膜材進入塑性流動斷裂階段,材料被拉長而應力增加緩慢,斷裂時應力超過40Mpa。
          

          2、膜材徐變現象

          
          ETFE膜材在長期受到拉伸應力作用下會發生徐變現象,薄膜逐漸變形伸長,膜面發生松弛。在一定時間范圍內發生的徐變量很小,且僅發生在被拉伸后的開始階段,當應力增大到6Mpa左右時,徐變量變大并有隨時間持續發展的趨勢,當應力進一步增大到9Mpa時,膜材的徐變會隨時間的推移一直發生。
          
          在環境溫度為40℃的高溫情況下,即使在3MPa的拉伸應力下材料也會發生持續的徐變,當溫度上升到60℃時材料變軟徐變非常大。溫度升高導致ETFE薄膜徐變增大的同時,也會使材料的抗拉強度降低。


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          以上內容就是七色小編為大家整理的膜結構看臺常見膜材的物理性能分析,在通常情況下,膜結構看臺采用P類膜材和PTFE膜材居多,主要原因在于ETFE膜材多用于雙層或多層的氣枕結構,一般在較小的體育場和學校并不會采用,所以還是要根據力學計算來選用合適的膜材。洛陽七色膜結構工程有限公司與多個膜結構科研院所都有合作,擁有多名膜結構設計人員,在膜材的選用與力學計算上均有豐富的經驗,如有其它相關疑問,都可以在我們的網站留言,或者撥打客服電話進行詳細咨詢。


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