STFE膜材力学试验与材料本构研究

STFE膜材是一种新型建筑膜材料,它具有良好的透光和透景性能,并且有较高的抗拉强度,可用于大跨度张拉结构中。本文针对这种新式膜材料,基于国内检测标准改进了单、双轴力学试验方法,并测定了其弹性模量、泊松比、剪切模量、徐变伸长率等力学参数。进一步地,提出了描述STFE膜材应力-应变关系与短期时变(徐变、应力松弛现象)力学性能的材料本构模型。试验结果表明,STFE膜材相对于传统织物涂层膜材,拥有更高的弹性模量和同等水平的徐变伸长率,相对于同样透光透景的ETFE膜材,STFE膜材的强度为其6~7倍,弹性模量为其6倍以上,且徐变伸长率不到其15%。综上所述,STFE膜材具有优异的建筑表现效果和力学性能,适合作为透明张拉膜结构的建筑材料。

新型加筋高透膜材(STFE)力学性能及其在膜结构中的应用

加筋高透膜材(STFE)是一种新型的高透明度建筑膜材,它具有涂层织物膜材高抗拉强度、高撕裂强度的特点以及聚合物膜材高透明度的特点,适用于需要透明效果的张拉膜结构中。作为一种新式进口膜材,要在国内建筑结构设计中得到应用,首先要依据国内标准对其进行力学性能的检测。根据DG/TJ08–2019—2019《膜结构检测标准》对STFE膜材进行了共6项力学性能测试:抗拉强度与断裂延伸率、撕裂强度、弹性模量与泊松比、剪切模量、徐变延伸率、连接强度。试验测得STFE膜材经向抗拉强度为4241 N/(5 cm),纬向抗拉强度为4335 N/(5 cm);经向撕裂强度为809 N,纬向撕裂强度为873 N;经向弹性模量为1512 kN/m,纬向弹性模量为2352 kN/m;剪切模量为30.5 kN/m;经向徐变延伸率为0.85%,纬向徐变延伸率为0.73%;室温条件下膜片与膜片之间的连接强度可以达到主材的100%。为明确STFE膜材的应用场景,介绍了目前该膜材在国内外一些新建建筑与建筑改造项目中的应用,包括伊斯坦布尔国际机场人行通道、巴黎2024奥运大皇宫临时场馆、伦敦Brent Cross车站过道天幕、伦敦皇家骨科医院休息屋面改造、墨尔本Mpavilion景观亭、佛山博爱湖公园景观遮阳亭。张拉膜结构中,焊接节点是重要的组成部分,介绍了该类膜材在结构中高频焊接的各类节点形式,包括膜–膜焊接连接、膜–索连接、与其他涂层织物膜材的焊接、螺枪夹板等机械连接方式等。通过对STFE膜材力学参数的测定与对膜材在结构中应用与节点做法的简单介绍,为该类膜材在国内的应用和推广提供一定的参考。