膜結(jié)構(gòu)作為繼木材、磚石、金屬、混凝土之后的第五代建筑結(jié)構(gòu)材料,具有顯著的自身特性。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(méi)有承壓和抗彎曲能力,這是膜的本質(zhì)的特征。具體地講,膜材的主要特征如下:
(1)拉伸性能
膜材的拉伸性能包括拉伸強(qiáng)度、拉伸模量和泊松比三個(gè)力學(xué)指標(biāo)。膜材本身不能受壓也不能抗彎,但具有很高的拉伸強(qiáng)度,所以要使膜結(jié)構(gòu)正常工作就必須引入預(yù)拉力、并形成互反曲面。通常膜材料的拉伸強(qiáng)度都可達(dá)100MPa以上。
(2)撕裂強(qiáng)度
膜材是張拉結(jié)構(gòu)材料,其撕裂破壞比受拉破壞要嚴(yán)重很多,所以撕裂強(qiáng)度和抗撕裂性能非常重要。PVC涂覆聚酯長(zhǎng)絲織物具有中等的撕裂強(qiáng)度,PTFE涂覆玻璃纖維的材料具有較高的撕裂強(qiáng)度。
(3)正交異向性
張拉膜結(jié)構(gòu)曲面需要經(jīng)向和緯向兩個(gè)主軸方向反向曲率來(lái)保證,一個(gè)方向的曲率向下凹,另一個(gè)方向必須向上凸。傳統(tǒng)膜材基材是由經(jīng)﹑緯向紗線編織而成,因而呈現(xiàn)很強(qiáng)的正交異性性能,經(jīng)緯向變形能力相差達(dá)3-5倍之多。
(4)蠕變和松弛
蠕變和松弛是膜材的另一個(gè)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(shí)需要考慮這個(gè)因素。聚酯長(zhǎng)絲織物在使用的頭十年里就會(huì)因?yàn)槿渥儐适?0%的預(yù)張拉力,相反,玻璃纖維織物要穩(wěn)定很多。
(5)非力學(xué)性質(zhì):安全方面的性質(zhì),如耐久性、防火性能、防雷性能等;非安全方面性質(zhì),如隔音或音響性能、自潔性能等等。