ETFE给水立方穿柔软外衣

来源:中国幕墙网收集整理　作者:* 　日期:2007-10-23 　页面功能【字体：大中小】【打印】【投稿】【评论】

　　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气枕作为天窗或植物园的外墙和屋顶，主要原因是它具有非常好的采光特性、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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