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      PTFE拉膜在蘇州站無站臺柱雨棚的應用

      發布時間:2022年1月13日 點擊數:75

      1 雨棚概況

      新蘇州站是一座集鐵路、城市軌道、城市道路交通換乘功能于一體的現代化大型交通樞紐。是蘇州市級中心的重要組成部分。新蘇州站站房設計充分體現“以人為本, 以流為主”的理念及“五性”原則。采用上進下出, 通過式與等候式車站相結合的高架站房成為蘇州最大的“橋”連通古城與新區。整體連續的棱型屋頂與結構渾然一體, 覆蓋著現代化交通建筑的大空間, 層層疊疊、縱橫交錯, 延續著古城的肌理。

      在整體屋蓋設計中, 采用折板形深灰色金屬屋面, 構成蘇州特有的粉墻黛瓦的民居屋頂肌理, 將大型現代交通建筑與傳統地域文化完美結合。站房折板檐口最高點距離地面36.68 m, 站房屋面最大跨度88 m, 無站臺柱雨棚距離站臺面高度15.4 m, 最大跨度81.7 m。無柱雨棚采用三角形鋼管桁架主梁結構, 次梁折板屋面, 共同構成了蘇州火車站特有的層層疊疊的坡屋頂, 宛如古城粉墻黛瓦建筑風貌的現代詮釋 (圖1) 。

      圖1 雨棚燈箱PTFE拉膜效果

      圖1 雨棚燈箱PTFE拉膜效果  下載原圖


      2 雨棚燈箱PTFE拉膜效果

      在蘇州站無站臺柱雨棚設計中, 為了與主體站房的菱形元素相呼應, 采用了特有的菱形體燈箱懸掛在雨棚站臺端。該燈箱采用方鋼龍骨與主次桁架焊接構成燈箱內部骨架, 表皮采用白色透光材料, 栗色鋁板包邊。作為室外構筑物, 需要該燈箱自潔性好、平整、抗風、透光的特點。

      根據設計要求, 比選了多種建筑材料。常規白色鋁合金板, 平整性耐臟性滿足要求, 但透光能力差, 即使做成穿孔板形式, 難以達到設計要求的發光面的效果。白色亞克力板常用做燈箱材料, 但是蘇州雨棚的白色菱形燈箱面朝下, 單塊尺寸達到4 m×4 m, 導致亞克力板厚度大自重大, 用在此處非常不經濟。常用的PVC拉膜, 價格便宜, 但自潔性能差, 耐久性能差, 一般只能使用15年左右, 由于燈箱位于鐵路軌道上方, 不易更換維修, 需要燈箱材料具有極好的耐久性與自潔性。通過反復比選, 最后選擇PTFE拉膜, 這種材料價格適中, 重量輕、自潔性能好, 耐久性能好, 其透光性范圍特別適合本設計, 形成蘇州站特有的白色燈箱效果, 成為火車站地區夜間亮麗的風景線 (圖2) 。

      圖2 白色燈箱效果

      圖2 白色燈箱效果  下載原圖


      3 PTFE材料介紹

      PTFE膜材料的織物基材為玻璃纖維, 纖維的直徑范圍在3.30~4.05μm范圍內, 重量大于150 g/m。涂層的主要材料為聚四氟乙烯樹脂, 含量不低于90%, 涂層的重量在應大于400 g/m。PTFE膜材料的厚度宜大于0.5 mm。能防止化學腐蝕和紫外線侵蝕, 不易老化, 在雨水中具有自潔性能。在歐、美、日等國PTFE膜材料被定為A2級準不燃材料。PT-FE膜材料在火災環境溫度超過250℃后, 會釋放出有毒氣體, 經我國公安部防火研究所的檢測, 按GB8624《建筑材料燃燒性能分級方法》被定為B1級難燃材料。

      PTFE膜材料的顏色、光線反射率與透光率宜滿足表1的要求。


      一般生產廠商給出膜面物理化學性能的質量保證年限為10年。但對建成的PTFE膜面進行超過20年的耐候試驗觀測表明, 它的力學與物理化學性能無退化現象。

      作為常用建筑膜材, ETFE、PVC和PTEF織物膜材料的部分性能比較如下:

      (1) ETFE膜材是不含織物的單一的聚酯膜, 只有做成氣被注入承壓氣體后才能構成結構承力構件, 如水立方的ET-FE氣枕。

      (2) PVC膜材料和PTFE膜材料是多層功能復合材料, 它們的基層由纖維織物構成, 故具有較高抗徐變的能力, 能夠作為結構材料使用。

      (3) ETFE膜材料與PVC和PTFE兩種常用織物膜材料的部分性能和參考價格比較見表2。


      4 PTFE拉膜的應用前景

      膜結構是一種全新的建筑構形式, 它集建筑學、結構力學、精細化工與材料科學、計算機技術等為一體, 具有很高技術含量。其曲面可以隨著建筑師的設計需要任意變化, 結合整體環境, 建筑出標志性的形象工程。在陽光的照射下, 由膜覆蓋的建筑物內部充滿自然漫射光, 無強反差的著光面與陰影的區分, 室內的空間視覺環境開闊和諧。夜晚, 建筑物內的燈光透過屋蓋的膜照亮夜空, 建筑物的體形顯現出夢幻般的效果。

      與國內現在城市中廣泛采用的PVC膜材相比, PTFE膜材是在超細玻璃纖維織物上涂上沒有化學反應活性的PTFE樹脂而制成的。PTFE膜材的耐久性非常好:涂層材料的PT-FE對酸、鹼等化學物質及紫外線非常安定, 不易發生變色或破裂。安全使用壽命可長達50年。常用的PVC膜材只能使用10~15年, 不能滿足建筑物設計年限期的耐久性要求。

      (1) 防火性:PTFE膜符合近所有國家的防火材料試驗合格的特性, 可替代其它的屋頂材料做同等的使用用途。

      (2) 防污性:因涂層材為聚四氟乙烯樹脂, 表面摩擦系數低, 所以不易污染, 可藉由雨水洗凈。

      (3) 自潔性:膜建筑中采用具有防護涂層的膜材, 可使建筑具有良好的自潔效果, 同時保證建筑的使用壽命。

      (4) 經濟性:由于膜材具有一定的透光率, 白天可減少照明強度和時間, 能很好地節約能源。同時夜間彩燈透射形成的絢爛景觀也能達到很好的廣告宣傳效益。

      (5) 工期短:膜建筑工程中所有加工和制作均在工廠內完成, 可減少現場施工時間, 避免出現施工交叉。

      PTFE膜材結構的應用范圍廣泛:如各類體育建筑;各類展覽建筑;各類娛樂建筑及收費站設施;各類劇院建筑及設施;各類機場建筑及設施;各類海濱娛樂休閑建筑及設施;各類公園、綠地建筑小品;各類通道、出入口、透光屋面等等。隨著我國國力日益增強, 對建筑產品的要求日益提高, 具有以上特性的PTFE建筑膜材, 將取代現在廣泛使用的PVC膜材, 為我們的建筑作品增添亮麗的元素。

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