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什么是透光“软玻璃”?第1张图片


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有一种建筑新材料
跟传统材料相比
轻盈而柔韧,透光且环保
在设计师手下呈现出令人流连忘返的梦幻美景
今天,小编就带您一起了解这种现代的ETFE材料


ETFE材料介绍

以前建筑界在很大程度上仍将塑料聚合物视为劣质的建筑材料,认为其不适用于大规模建筑应用。但是随着技术创新推动材料能力的发展,塑料聚合物越来越受到设计师的青睐,并在应用上大放异彩。这些材料中使用最广泛的一种是称为ETFE(乙烯四氟乙烯)的氟基塑料。

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ETFE(Ethylene Tetm nuoro Ethylene)最初是由杜邦公司(DuPont)于1970年代开发的,中文名为乙烯一四氟乙烯共聚物,俗称“软玻璃”,是一种轻质、耐热的薄膜。ETFE膜具有很多其他材料无法比拟的性能。

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△ETFE膜表面

由于ETFE膜的透光性特别好,号称“软玻璃”,质量轻、韧性好、抗拉强度高、不易被撕裂,耐候性和耐化学腐蚀性强,可有效地利用自然光和紫外线,具有良好的声学性能和自清洁功能。用于建筑上的ETFE气枕膜结构,可100%回收再利用,低碳节能、绿色环保,ETFE膜建筑外围护结构将是新时代绿色建筑的载体。

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膜结构材料无定形,只有维持张力平衡的形状才是稳定的造型,可充分发挥膜结构材料抗拉强度高的特点,应用合理的支撑结构体系。


ETFE材料建筑架构

骨架膜结构

骨架膜结构是膜材依靠具有稳定性、完整性的钢或其他材料构成的刚性骨架,经张拉而构成的骨架式膜结构。形态有平面形,单曲面形和以鞍形为代表的双曲面形。

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骨架式膜结构的显著特点在于:膜不是维持结构体系存在的必要结构单元,但膜又不仅仅是单纯地用来覆盖屋面体系,而是充分发挥了其建筑采光功能、高强度受力特性。因屋顶造型比较单纯,开口部不易受限制,且经济效益高等特点,广泛适用于任何大,小规模的空间。

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张拉膜结构

张拉膜结构以膜材、钢索及支柱构成,利用钢索与支柱在膜材中导入张力以达安定的形式。除了可实践具创意,创新且美观的造型外,也是最能展现膜结构精神的构造形式。大型跨距空间也多采用以钢索与压缩材构成钢索网来支撑上部膜材的形式。

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张拉式索膜结构可以根据需要制成任意复杂曲面形状,体现自然流畅之美;并有多种颜色的膜材可选,以适应周边的环境、满足建筑效果要求;而且膜结构质量轻,一般不需要太庞大的支撑结构,这是其他建筑材料无法比拟的优势所在。

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充气薄膜结构

充气薄膜结构是指在以高分子材料制成的薄膜制品中充入空气后形成的结构。我们常说的的充气膜结构一般指气承式膜结构(Air-supportedMembrane Structure),即是通过送风向建筑物内充气(常为室外气压的1.001~1.003倍),使室内外保持一定的压力差从而支撑覆盖膜体并保持其稳定的形状。

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△ 常见用于体育场馆的气承式膜结构

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另一种充气膜结构(Inflated Membrane Structure)根据其外观形式也称为气肋式、气囊式膜结构,即向单个膜构件内充气(常为室外气压的2~7倍),使其保持足够的内外压差。构件单个或组合在一起作为类似于梁、拱、平板等受力结构构件。这种结构对膜材自身的气密性要求很高,需不断地向膜构件内充气以保持必要的内压。

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ETFE建筑应用

ETFE材料作为一种适用于大跨度空间结构并具有诸多优越性能的全新结构,越来越受到建筑师的青睐。在Foster + Partners的SSE Hydro Arena,360 Architecture的新亚特兰大体育场,ACXT的San Mames体育场以及明尼阿波利斯的美国银行体育场中都有ETFE材料的应用。

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△ 新亚特兰大体育场

2008年北京奥运会的“鸟巢”和“水立方”建筑因其独特的造型设计给参观者留下深刻的影响,这两种建筑的外层材料均为ETFE膜,尤其是“水立方”建筑,它首次采用了ETFE膜作为外层墙体结构,是一种新型的ETFE膜气枕结构。

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前沿、新颖、创意实用的ETFE材料应用下,“泡泡建筑”为代表的充气建筑出现在人们视野的频率越来越高,给人们带来了很多的灵感。这类建筑以它的柔软晶莹的形象逐渐改善了人们对建筑固化的印象,为建筑的发展增添了更多可能性。

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精选案例8款

1
哈德逊艺术中心


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地点:美国纽约
设计:Diller Scofidio + Renfro
面积:17000平方英尺
年份:2019

在哈德逊码头上,全新的跨界“棚屋”艺术中心(The Shed)于于2019年4月5日对外开放。艺术中心由著名建筑公司 Diller Scofidio+Renfro 和 Rockwell 集团合作设计,打造了覆盖着ETFE气枕膜材料的120英尺的伸缩式外壳,旨在创建世界上最具灵活性的文化机构。

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坐落在西区铁路码头上的10层高楼拥有一个可移动外壳,能够通过滚轮将建筑延伸至“棚屋”的户外广场,营造更开阔的半户外空间。这一技术借鉴了龙门起重机造船技术,是对该地区过去作为工业重地的回应。

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2
英国“伊甸园”


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地点:英国康沃尔郡
设计:Grimshaw
年份:2015

“伊甸园”项目位于英国的康沃尔郡,是在废弃的矿山上兴建的全球最大的生态温室。以热带植物科普教育为主旨的康沃尔郡伊甸园项目在形态上像放大了无数倍的水泡。"大水泡"里培育着原产于非洲、亚洲、欧洲、大洋洲和美洲的热带植物,每年吸引来自世界各地的约120万参观者,名列全英十大著名休闲景点之一。

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“伊甸园”主要由8个充满未来主义色彩的巨大蜂巢式穹顶建筑构成,其中每4座穹顶状建筑连成一组。“伊甸园”的穹顶穹顶架由钢管构成,拼成尺寸9米大小的六角形天窗,天窗中间铺设半透明的ETFE薄膜材料。

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3
普拉森西亚礼堂和会议中心


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地点:西班牙 卡塔赫纳
设计:Selgascano
面积:80729.33平方英尺
年份:2017

这座会议中心位于普拉森西亚的郊区地带,这里原本人迹罕至,自然气息浓厚,而在近几年内,人们已经利用手中的泥铲使这片土地发生了巨大的变化。设计团队期望最大程度地尊重土地,将被占用的土地面积尽可能地缩小,同时为未来可能的扩展区域保留出一座自然的小岛。

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会议中心外皮使用了ETFE箔,半透明和透明之间形成了一系列视觉过渡,阳光和灯光穿过半透的膜片使建筑体外观更加耀眼,进入其中仿佛置身于梦幻的海洋之中。

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4
新韩国花园


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地点:韩国首尔
设计:SKNYPL
年份:2019

莫斯科设计团队SKNYPL在韩国政府推行的New Korean Garden竞图活动中构想建造一个充气的装置艺术飘浮花园。目的在于为首尔市民和游客提供现代化的聚会空间。会选择建立在首尔大厅屋顶,除了作为都市改造的前驱之外,更创造新的独特屋顶体验和地标。

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新韩国花园采用ETFE材料制成,充满空气和轻盈的质感,也传达了「放松场域」的基本精神。花园中所有元素都将覆盖一层夜光漆,晚上花园将通过光线和装置产生变化。

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5
荷兰Oerol节泡泡屋


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地点:荷兰泰尔斯海灵岛
设计:Plastique Fantastique
年份:2017

在荷兰的泰尔斯海灵岛,每年六月都会举行长达十天的文化庆典Oerol节。在2017年,Oerol节更是受到了国际建筑界的广泛关注。但饱受关注的并非节日本身,而是为这场盛典搭建的临时空间——两个泡泡。建筑团队Plastique Fantastique利用充气式建筑的柔软性,为前来参加庆典的人们构建出了一个完全融于自然的环境。

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柔软的材料使泡泡的位置不再受到拘束,于是它们便恣意“生长”到了人们难以预料的地方——第一个泡泡被树贯穿其中,而第二个则挤在两棵树之间。其纤薄透明的外壁为聚集于此的人们提供了密闭的空间和清晰的视野,使他们得以在自然中尽情歌舞。

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6
Schwabinger Tor车站


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地点:德国慕尼黑
设计:Felix Fischer Architekten
面积:2500平方米
年份:2018

Schwabinger Tor是慕尼黑市新建的城区,由Felix Fischer Architekten设计的带有弯曲檐篷的电车站成为该地区的标志性建筑,为城市的广场空间赋予了独特景观。

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每个顶篷的表面积均为双曲线抛物面,从而产生了一种低成本的高效静态形式。两个顶棚均由焊接的钢梁制成,被单层平滑的 ETFE箔覆盖。作为双曲线形式的特殊功能,降落的雨水将自然流向地基,起到安全收集和排放的作用。

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Kehl-Sundheim车棚


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设计:Seele
面积:710平方米
年份:2017

Seele建筑工作室为Kehl-Sundheim的新洗车场实现了吸水区非凡的膜式车顶建设。屋顶结构的几何形状由蜂窝状钢结构组成,网格结构搁置在支座上。710平方米的印刷2层ETFE箔垫可提供天气防护。

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借助集成照明,屋顶提供了引人注目的醒目效果。在夏季,ETFE薄膜的抗紫外线性能可在最大日光下提供必要的防晒效果;在冬季,由于封闭的空气量,该薄膜可平衡风和雪负荷。

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8
蛇形画廊展馆


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地点:英国伦敦
设计:SelgasCano
年份:2015

2015年蛇形画廊展馆首次向公众展示了SelgasCano的彩色塑料设计。该设计由包裹在彩色ETFE薄板和织带中的最小钢架组成,围绕着“秘密走廊”,其灵感来自伦敦地下的多层且有时是混乱的线路网络。

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SelgasCano使用彩色ETFE材料使结构具有“运动性和轻便性”,塑料能够在刚性钢制框架中轻松变形,呈现出动态观感。SelgasCano与工程师Aecom & David Glover合作,使用的ETFE塑材被印刷上了19种颜色,达到了万花筒般的效果。

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* 图片来自网络,仅供学习参考!

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