膜結(jié)構(gòu)幕墻是膜結(jié)構(gòu)在建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，具有膜結(jié)構(gòu)的共同特性和優(yōu)點(diǎn)：膜結(jié)構(gòu)是一種非傳統(tǒng)的全新結(jié)構(gòu)方式。充溢張力且富于變化的曲面，自在靈敏的大空間，透明、半透明膜材所構(gòu)成的亮堂而又溫和的室內(nèi)環(huán)境，桅桿、拉索、精致的金屬節(jié)點(diǎn)等所表現(xiàn)的富有現(xiàn)代氣息的結(jié)構(gòu)技術(shù)，這些特征使膜結(jié)構(gòu)為人們提供了有別于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的全新視覺(jué)感受，為建筑設(shè)計(jì)（包括建筑環(huán)境設(shè)計(jì)）提供了史無(wú)前例的寬廣空間和許多新的可能性。

膜結(jié)構(gòu)的計(jì)算剖析也有其特殊性，例如：這種柔性結(jié)構(gòu)體系位移很大，在計(jì)算中必需思索其幾何非線性；風(fēng)是膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中起決議作用的外荷載，膜結(jié)構(gòu)對(duì)風(fēng)的動(dòng)力作用非常敏感，在設(shè)計(jì)計(jì)算中必需予以思索，有時(shí)以至還應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步思索氣流與結(jié)構(gòu)的互相耦協(xié)作用，即所謂的氣彈動(dòng)力響應(yīng)問(wèn)題。這些特性在一定水平上增加了膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)難度。

膜結(jié)構(gòu)和膜結(jié)構(gòu)幕墻的開(kāi)展依賴于膜材的技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)開(kāi)展，從歷史上來(lái)看，材料技術(shù)的累計(jì)為建筑學(xué)帶來(lái)越來(lái)越多的創(chuàng)意，也帶來(lái)無(wú)窮無(wú)盡的高請(qǐng)求。從現(xiàn)代主義到后現(xiàn)代主義，再到解構(gòu)主義建筑理論，以至所謂混沌理論，無(wú)不例外地請(qǐng)求材料反動(dòng)，而每次材料反動(dòng)又給建筑學(xué)添上更多的新創(chuàng)作語(yǔ)匯。

從建筑顏色學(xué)來(lái)看，透過(guò)建筑立面的顏色或本性看室內(nèi)的顏色，從亮到暗或從暗到亮，建筑師可依據(jù)層次深淺規(guī)劃，顏色的冷暖布置，晝夜光源方向的異同，取得本人想得到的建筑光學(xué)顏色效果。

膜結(jié)構(gòu)和膜結(jié)構(gòu)幕墻的發(fā)展依賴于膜村的技術(shù)革命和技術(shù)發(fā)展，從歷史上來(lái)看，材料技術(shù)的革命為建筑學(xué)帶來(lái)越來(lái)越多的創(chuàng)意，也帶來(lái)無(wú)窮無(wú)盡的高要求。從現(xiàn)代主義到后現(xiàn)代主義，再到解構(gòu)主義建筑理論，甚至所謂混沌理論，無(wú)不例外地要求材料革命，而每次材料革命又給建筑學(xué)添上更多的新創(chuàng)作語(yǔ)匯。

ETFE 箔片膜材：高強(qiáng)度箔片膜材都是由氟塑料制造的，它也可和織物膜材一樣施加預(yù)拉力，它有很高的透光率、自潔性和防老化性，ETFE 箔片膜材近年在建筑幕墻和屋頂較多采用。

ETFE材料的是優(yōu)秀的環(huán)保材料：
ETFE的化學(xué)名為乙烯-四氟乙烯共聚物。 它是從海水中提煉 出來(lái)的。由25%的乙烯和75%的四氟乙烯組成。它是屬于PTFE氟聚合體的家族的產(chǎn)品。   ETFE是一種含氟高分子，熱塑型材料，有極抗化學(xué)性，機(jī)械強(qiáng)度高；耐候性、耐熱性、耐燃性好；幾乎對(duì)所有的化學(xué)品不發(fā)生反應(yīng)；直接曝露于陽(yáng)光、雨水或廢氣中沒(méi)有損耗或變形，長(zhǎng)時(shí)間曝露于戶外特性并無(wú)改變。ETFE膜材是通過(guò)擠壓ETFE顆粒而成的。膜材常見(jiàn)厚度 (從 50 μm到 300 μm)，重量很輕。

這些性能決定了ETFE膜結(jié)構(gòu)的良好的使用壽命和應(yīng)用范圍

香米	單位	PVDF	PTFE	ETFE
設(shè)計(jì)使用年限	年	15~20	>25	>25
耐火等級(jí)	-	B1（難燃）	A（不燃）	B1（難燃）
常用膜材厚度	mm	0.50~1.25	0.35~1.10	0.10~0.30
抗拉強(qiáng)度（徑向/緯向）	kN/m	114 / 108 [1]	183 / 167 [2]	45 [3]
破斷延伸率（徑向/緯向）	%	24 / 30 [1]	3~10 / 6~15 [2]	400 [3]
計(jì)算彈性模量（徑向/緯向）	kN/m	475 / 360 [1]	3000 / 1200 [2]	225 [3]
安全系數(shù)	-	5.0	5.0	~3.5
透光率	%	4.7	12 ± 3	20~94 [3]
常用品牌	-	米勒（Mehler） 法拉利（Ferrari） 杜肯（Verseidag）	中興化成（Chukoh） 圣戈班（Saint Gobain） 杜肯（Verseidag）	旭硝子（Asahi） 德國(guó) Nowofol。

ETFE 膜為現(xiàn)代建筑幕墻和屋頂提供了一個(gè)嶄新的面材。由這種膜材制成的屋面和墻體，質(zhì)量輕，只有同等大小的玻璃質(zhì)量的1％；韌性好、抗拉強(qiáng)度高、不易被撕裂，延展性大于400％；耐候性和耐化學(xué)腐蝕性強(qiáng)，熔融溫度高達(dá)200℃，并且不會(huì)自燃，可以加工成任何尺寸和形狀，可滿足大跨度要求，節(jié)省了中間支撐結(jié)構(gòu)，可以設(shè)計(jì)出簡(jiǎn)潔高雅的結(jié)構(gòu)；

作為一種充氣后使用的材料，它可以通過(guò)控制充氣量的多少，對(duì)遮光度和透光性進(jìn)行調(diào)節(jié)，有效地利用自然光，節(jié)省能源；在提供了良好的透光度的同時(shí)，也兼有保溫隔熱性能；質(zhì)量輕，可以根據(jù)需要滿足通風(fēng)透氣、自然采光的需求；

不僅如此，這種膜還具有良好的聲學(xué)性能，可有效消除回聲避免了玻璃層頂產(chǎn)生的噪音；具有的自清潔功能，使灰塵不易附在其表面。這種材料另外的一大優(yōu)點(diǎn)就是可在現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制成薄膜氣泡，方便施工和維修；近年來(lái)，由ETFE 制成的膜材料替代傳統(tǒng)的玻璃和其它高分子采光板用于大型建筑物的屋面或墻體，顯示出無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。

廣州南站EYFE膜材氣枕采光屋面

膜結(jié)構(gòu)幕墻系統(tǒng)分類

幕墻的膜結(jié)構(gòu)根據(jù)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)形式可分為3 類：
骨架式膜結(jié)構(gòu)幕墻、
張拉索膜結(jié)構(gòu)幕墻、
充氣膜結(jié)構(gòu)幕墻。


骨架式膜結(jié)構(gòu)是由鋼或其他材料構(gòu)成剛性骨架，骨架具有自然穩(wěn)定性、完整性，膜張拉并置于骨架上構(gòu)成骨架式膜結(jié)構(gòu)形態(tài)有平面形、單曲面形和以鞍形為代表的雙曲線形。骨架式膜結(jié)構(gòu)的顯著特點(diǎn)在于：膜不是維持結(jié)構(gòu)體系存在的必要結(jié)構(gòu)單元，但膜又不僅僅是單純的屋面覆蓋系統(tǒng)，而是充分發(fā)揮了采光建筑功能及高強(qiáng)度受力特性。

雖然預(yù)張力對(duì)骨架式膜結(jié)構(gòu)的形態(tài)的影響不及張拉膜，但也必須引入足夠大的張力，保證結(jié)構(gòu)受力特性，避免在風(fēng)荷載作用下膜面發(fā)生較大震動(dòng)，導(dǎo)致松弛膜面凹陷。骨架一般暴露于膜內(nèi)側(cè)，而且膜的透光性更加突顯骨架的室內(nèi)視覺(jué)效果，因此，骨架的布置、形式、材料、節(jié)點(diǎn)等是設(shè)計(jì)考慮的重點(diǎn)，要力求簡(jiǎn)潔、美觀。

骨架式膜結(jié)構(gòu)幕墻是采用單層膜結(jié)構(gòu)，靠膜材經(jīng)過(guò)張拉面產(chǎn)生的內(nèi)部應(yīng)力來(lái)抵御外部荷載，膜材可以是ETFE 膜，也可是PVC 或PTFE 膜。

ETFE 張拉膜一般不采用在其周邊設(shè)置鋼索并通過(guò)鋼索使膜張緊的形式，而是把單層ETFE 膜切割制成所需的形狀，并在其周邊設(shè)置邊繩，用專用的鋁合金夾具夾持住，通過(guò)在周邊的夾具上施加拉力，使膜材充分張緊，靠膜材內(nèi)部的預(yù)應(yīng)力來(lái)抵御外部荷載。由于ETFE 抗拉強(qiáng)度較低，不能施加過(guò)大的預(yù)緊力，抵御外部荷載的能力也就較差，因而一般不采用過(guò)大規(guī)格的膜單元， 特殊情況下必須采用較大的規(guī)格時(shí)，膜結(jié)構(gòu)單元一般采取中部加強(qiáng)的方式，用鋼梁或鋼索將其分割成若干個(gè)較小的單元。在相同荷載條件下，不采用其它的加強(qiáng)措施，ETFE 膜材利用充氣形式可做成較大面積的氣枕，有的甚至達(dá)上百平米，而采用張拉形式，由于膜材的抗拉強(qiáng)度比PTFE 膜材要低，因而施加的預(yù)應(yīng)力不能過(guò)大，承受外部荷載的能力有限，其單塊面積也會(huì)受到一定的限制。

在國(guó)外ETFE 張拉膜的工程應(yīng)用很多，但規(guī)模都不大，而在我國(guó)的應(yīng)用就是國(guó)家體育場(chǎng)———鳥(niǎo)巢，當(dāng)時(shí)有的膜單元面積達(dá)到一百余平米，而建筑師又不希望在主鋼結(jié)構(gòu)中間劃分出若干個(gè)小格子，影響外視效果，因而需要對(duì)膜結(jié)構(gòu)加強(qiáng)，經(jīng)過(guò)研究和反復(fù)的試驗(yàn)， 創(chuàng)造性的在膜背面加設(shè)了鋼梁和鋼索，并采用特殊的技術(shù)將不銹鋼索與ETFE 膜材復(fù)合在一起，共同承受外部正負(fù)方向的風(fēng)荷載和雪荷載，不銹鋼索固定在與其垂直交叉的鋼梁上， 鋼梁和鋼索都隱藏在膜的后面，外觀不可見(jiàn)，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的外視效果。一般來(lái)說(shuō)，ETFE 膜材如果采用張拉形式，其應(yīng)用范圍受到一定的限制，但是是開(kāi)敞式的沒(méi)有保溫要求的建筑除外

張拉式膜結(jié)構(gòu)幕墻

建筑中使用的膜結(jié)構(gòu)主要為張拉式索膜結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，顧名思義，張拉索膜結(jié)構(gòu)是通過(guò)張拉使膜的內(nèi)部產(chǎn)生一定的預(yù)應(yīng)力，以抵御外界的風(fēng)荷載和其它荷載，同時(shí)使膜變形成為所需要的形狀。張拉膜是依靠膜材自身的張拉力和特殊的幾何形狀構(gòu)成的穩(wěn)定的承力體系。膜只能承受拉力而不能受壓和彎曲，其曲面穩(wěn)定性是依靠相互反向的曲率來(lái)保障，因此需制作成凹凸的空間曲面，故習(xí)慣上又稱空間膜結(jié)構(gòu)。張拉膜結(jié)構(gòu)通常是沿著膜的邊緣布設(shè)鋼索，在鋼索上施加拉力，鋼索帶動(dòng)膜張緊、成型，并產(chǎn)生足夠的預(yù)應(yīng)力，因而稱其是張拉式索膜結(jié)構(gòu)。如果膜的面積過(guò)大，膜自身無(wú)法承受預(yù)期的荷載，則可在膜的中間增設(shè)加強(qiáng)鋼索，以提高其抗風(fēng)載能力。張拉式索膜結(jié)構(gòu)可以根據(jù)需要制成任意復(fù)雜曲面形狀，體現(xiàn)自然流暢之美，并有多種顏色的膜材可選，以適應(yīng)周邊的環(huán)境，滿足建筑效果要求，而且膜結(jié)構(gòu)重量輕，一般不需要太龐大的支撐結(jié)構(gòu)，這是其它建筑材料無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。

充氣膜結(jié)構(gòu)幕墻