遮陽、造景、風雨球場工程必用!薄膜結構原來還分這些材質?

6 月 6, 2023 | 全部文章, 結構介紹

現今從學校、政府機構、公園、遊樂區,到城鄉的民眾住家,都可以見到用薄膜結構建造而成的遮陽造景,因為薄膜結構的變化性多,是企業、政府機構或是個人進行工程時偏好選用的材料。究竟薄膜結構還分成哪幾種材料,又有哪些特性呢?本文就來向各位詳細介紹!

薄膜結構是什麼?遮陽、造景工程必備膜結構!


如果各位是第一次聽到「膜結構」,那我們首先先來瞭解一下膜結構是什麼。

膜結構 (薄膜結構)」又稱作「張力膜結構」,是一種新型的建築結構型式,膜結構主要是由「高強度薄膜材料」及「鋼管結構」組成,比如鋼構、鋼柱、鋼索,通過鋼管構件做出結構造型,再用高強度薄膜材料覆蓋,做出各種造型,是能承受一定的外荷載作用的空間結構。

如果講到這裡大家還是對於膜結構沒有概念,各位可以把運用膜結構的建築想成是一把雨傘,將「高強度薄膜材料」想成是雨傘的傘布,將「鋼管結構」想成是雨傘的傘骨,整把傘的形狀主要是由傘骨支撐出來的,並由覆蓋上去的傘布來發揮防水、遮陽的作用。

而膜結構建築就像是放大版的雨傘,實際運用的案例非常多,像是車棚、風雨球場、市場、廠房、公園涼亭、公車候車亭、住家屋頂、藝術中心、遊樂園、中大型體育場館,或是直接運用在人造景觀工程的遮陽案例也非常多。

現今也有膜結構廠商會以新工法為老宅的建築進行外牆拉皮工程及屋頂鐵皮換裝,不僅提升建築實用性,也讓市容變得更加美觀。

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使用薄膜結構優點有哪些?


瞭解完薄膜結構這個新興的建築材料,相信大家已經清楚薄膜結構適用於哪些建築,不過與許多傳統的材料,如鐵皮、帆布相比,各位知道選擇薄膜結構的好處有哪些嗎?緊接著就跟大家說明:

造型多變

造型自由多變

與傳統硬質的鐵皮相比,薄膜質地柔軟的特性,可依當地的環境、建築的功能、使用者的喜好,配合加強構件設計出造型多變、具有功能性的建築。

使用年限長

使用年限長

許多屋頂建材容易因地震、颱風等天災,造成材料損壞龜裂,也會因日曬雨淋影響使用年限。而薄膜結構耐候性佳及耐震性強,可以說是為台灣量身打造的合適建材。

耐候性、耐震性佳

防汙性、耐候性、耐震性佳

台灣屬於潮濕且多震地區,常常會有因建材生鏽,在地震時鬆脫斷裂導致砸傷路人,因而造成二次災害。薄膜結構耐震安全,且薄膜材料質地柔軟,又有自潔功能,耐候性極佳。

造型多變

自然透光、防紫外線

使用薄膜材料的建築,因為日照反射率高,因此不易產生熱能,而且薄膜材料的透光率高達 7% 至 10%,在白天不需要額外照明也能產生足夠的自然光,因此可以保持室內的採光,又可節省能源及電費。

使用年限長

現場施工期短

相較於其他鋼板、鋁包板等建材需要進行現場燒焊作業,薄膜結構在工廠端加工完成後,現場即可馬上進行組裝,大幅度縮短現場施工所需時間,且減少許多施工期間所產生的噪音及粉塵。

薄膜結構材料及特性


薄膜結構材料及特性

看到這裡想必大家對「膜結構」都有更清楚的概念啦!其實膜結構的原理在早期剛發明時,就運用在帳棚上 (蒙古包),而薄膜材料從上古時期的獸皮,到中世紀演變為布織品,一直到現今以玻璃纖維聚酯纖維為主要材質,最常見的材料分為 PTFE/PVDF (玻璃纖維)、PVC/PVDF/Tio2 (聚酯纖維)、ETFE 這幾種。

PTFE/PVDF (玻璃纖維膜材)

使用玻璃纖維做為基布,加上鐵氟龍塗層 (四氯化乙烯) / 特殊氟素塗層 (二氯化乙烯) 的膜材,擁有出色的耐候性,具有不燃、防水、防紫外線、高透光 (透光率 10%-12%) 等特性,天氣晴朗時幾乎不需額外照明,大大降低光電使用成本。

非常耐用不易變色、老化,在正常使用的情況下可使用 20 年以上甚至更久。因此常用於替代其它屋頂建材做為永久性使用,近年來常被廣泛應用在風雨球場及許多代表性建物上。

特點 1、耐久性

塗覆材之鐵氟龍/特殊氟素塗層對化學物質及抗紫外線非常安定,不易發生變色或龜裂。

此外,玻璃纖維經過長期使用,並不會引起強度劣化或是張力減低,透光率高達10%-12%,耐久性為 20 年以上。

特點 2、不燃性

鐵氟龍/特殊氟素塗層 (PTFE/PVDF) 膜材,符合不燃材料試驗合格的特性,可替代其它的屋頂材料做永久性使用。

(通過 CNS14705 耐燃一級測試)

特點 3、自潔性

鐵氟龍/特殊氟素塗層 (PTFE/PVDF) 膜材,表面具有撥水特性/超親水特性,所以污垢不易附著並可藉由降雨洗淨,可大大降低維修成本。

特點 4、結構加工性

PTFE/PVDF 的接合效率高達 95%-100%,因此不會因為溫度上升而造成強度降低。

此外,薄膜有雙軸拉力,因此當薄膜被破壞出一個洞時,不會被連續撕裂,只需維修小部分範圍,可以大大降低維修費用。

PVC/PVDF/Tio2 (聚酯纖維膜材)

使用聚酯纖維做為基布,加上氯乙烯/二氯化乙烯/二氧化鈦 (PVC/PVDF/Tio2) 塗層的膜材,強度、耐久性、防焰性大幅優於傳統材料,使用年限約 10 至15 年,特點為材質柔軟、材料及加工費用相對平價、顏色多變等,非常適用於富色彩變化有多種顏色的臨時性建築物。

特點 1、多變性

PVC/PVDF/Tio2 使用聚酯纖維當作基布,延展性佳,且能夠製作出多種顏色,因此可以用在需要多種顏色及中小規模造型變化的建築。

特點 2、耐候性

PVC/PVDF/Tio2 膜材的使用年數約 10 至 15年,因此 PVC 與傳統帆布材料相比,有明顯較高的強度,且耐候性也較佳,屬於難燃材/防焰材。

(通過CNS10285防焰一級測試)

特點 3、自潔性

氯乙烯/特殊氟素塗層 (PVC/PVDF) 膜材:表面具有超親水特性,所以污垢容易藉由降雨洗淨,可大大降低維修成本。

二氧化鈦塗層 (Tio2) 膜材:可自行分解有機物,去除附著在膜材表面的污垢,因此可大大降低維修成本。

特點 4、減緩溫度上升

PVC/PVDF/Tio2 膜材的日照反射率高,可有效緩和室內溫度上升,可運用在中小型的體育或造型遮陽小品設施。

ETFE

ETFE (Ethylene- Tetra Fluoro Ethylene) 是一種乙烯四氟乙烯合成反應而成的膜材,表面沒有塗層,又稱為透明膜。ETFE 是一種具有高透光性的材料,耐久性高,多用於溫室、植栽等需要光照的環境,或是使用在特殊造型地標,作為取代玻璃的輕量膜材,如北京奧運會水立方場館、德國慕尼黑安聯球場等。

特點 1、耐候性

ETFE 材質本身非常輕盈,抗震性極佳,施工便利,且 ETFE 的耐候性極強,氣候適應範圍在攝氏 -200℃ 至 150℃ 間,即使惡劣的氣候下,ETFE 的力學和光學性能也不易改變,有 15 年以上的耐久年限。

特點 2、透光性

因表面沒有塗層的緣故,高透光性 (約 45%-92% )也成為 ETFE 的特點之一,且能夠通過改變空氣層的層數、氣枕大小、膜材印刷等,進而達到不同的透光及保溫效果。

特點 3、安全性

ETFE 為阻燃材料,在火焰中熔化後會收縮,但無滴落物。

由於 ETFE 薄和輕,如遇火災其危害性較小,在冰雹氣候下,即使玻璃碎了,ETFE 也僅會留下小小凹痕。

特點 4、自潔性

ETFE 的表面非常光滑,具有極佳的自潔性,因此灰塵、髒污不易附著於膜材表面,可隨著雨水沖刷而除去。

薄膜結構材料比較表


看完以上薄膜結構材料的詳細介紹,相信各位對薄膜結構的材質已經有深入的瞭解,不過如果還是不確定該選擇哪一種薄膜材質,以下我們再用表格幫大家統整出每種薄膜材質的特性:

PTFE/PVDF (玻璃纖維)

PVC/PVDF/Tio2 (聚酯纖維)

ETFE

材質

PTFE

玻璃纖維織布+四氟化乙烯塗層

PVDF

玻璃纖維織布二氯化乙烯塗層

PVC:

聚脂纖維織布+氯乙烯塗層

PVDF

聚脂纖維纖布二氯化乙烯塗層

Tio2

聚脂纖維纖布二氧化鈦塗層

乙烯與四氟乙烯合成反應而成的膜材

透光率

10%-12%

8%-10%

45%-92%

耐久性

使用年限可達 20 年以上

使用年限可達 10-15 年

使用年限可達 15 年以上

耐候性

防火性

不燃材
(
耐燃一級)

難燃材/防焰材
(
防火性一級)

難燃材
(
防火性一級)

自潔性

PTFE:

具不沾鍋之特性(撥水性),遇雨水可沖淨

PVDF:

超親水性,遇雨水可沖淨

PVC/PVDF

表面具有親水特性,遇雨水可沖淨

Tio2

可自行分解有機物,去除附著在膜材表面的污垢

表面非常光滑,具有極佳自潔性能,灰塵、髒污遇雨水可沖淨

設計性

抗拉強度高可做

大跨距建築屋頂設計

材質較軟,適合中小型結構

可塑性相當高,其中又分為單層張拉式、雙層或多層充氣式

工期

PTFE:

現場施工時間較長

PVDF:

現場施工時間較短

現場施工時間短

依照設計不同充氣設備所需,現場施工期可能較長

適用工程

代表性、話題性之永久使用建築物

臨時性建築物

溫室、透明建築

價格

PTFE:

PVDF:

較低

PTFE/PVDF (玻璃纖維)

PVC/PVDF/Tio2 (聚酯纖維)

ETFE

材質

PTFE:

玻璃纖維織布+四氟化乙烯塗層


PVDF:

玻璃纖維織布+二氯化乙烯塗層

PVC:

聚脂纖維織布+氯乙烯塗層


PVDF:

聚脂纖維纖布+二氯化乙烯塗層


Tio2:

聚脂纖維纖布+二氧化鈦塗層

乙烯與四氟乙烯合成反應而成的膜材

透光率

10%-12%

8%-10%

45%-92%

耐久性

使用年限可達 20 年以上

使用年限可達 10-15 年

使用年限可達 15 年以上

耐候性

防火性

不燃材
(耐燃一級)

難燃材/防焰材
(防火性一級)

難燃材
(防火性一級)

自潔性

PTFE:

具不沾鍋之特性(撥水性),遇雨水可沖淨


PVDF:

超親水性,遇雨水可沖淨

PVC/PVDF:

表面具有親水特性,遇雨水可沖淨


Tio2:

可自行分解有機物,去除附著在膜材表面的污垢

表面非常光滑,具有極佳自潔性能,灰塵、髒污遇雨水可沖淨

設計性

抗拉強度高可做

大跨距建築屋頂設計

材質較軟,適合中小型結構

可塑性相當高,其中又分為單層張拉式、雙層或多層充氣式

工期

PTFE:

現場施工時間較長


PVDF:

現場施工時間較短

現場施工時間短

依照設計不同充氣設備所需,現場施工期可能較長

適用工程

代表性、話題性之永久使用建築物

臨時性建築物

溫室、透明建築

價格

PTFE:高

PVDF:中

較低

薄膜結構實際案例 | 義騰國際開發成品


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薄膜結構造價多少?


薄膜結構造價多少?

若各位的服務單位或自己住家有進行薄膜結構工程的需求,想必也會想瞭解薄膜結構的價格。

若單以薄膜結構的材質單價來說,ETFE 的單價最高,PTFE 單價其次(玻璃纖維),PVDF 單價屬於中價位 (玻璃纖維),PVC/PVDF/Tio2 (聚酯纖維) 則是目前所有膜材中單價相對較低的材料。

然而每項薄膜結構的造價除了選用的薄膜材料會影響價格,也會因鋼管結構、建築造型及功能、施工面積的不同,而在價格方面有很大的差距,因此若有膜結構工程需求,可以到膜結構廠商官網詢價,或直接致電進行諮詢哦!

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薄膜結構工程流程說明


任何建築工程都不能馬虎,膜結構當然也是如此,膜結構的小型工程需耗費數日至數週,中大型工程可能需要數週至數月才能完成,相信各位也多少對於膜結構的工程如何進行感到好奇,以下就向大家說明:

施工前準備

詳細規劃和分析,確定材料和時間表 (進行設計解析作業)

鋼構組裝

建造膜結構的造型鋼構,使用高品質鋼材 (依設計圖加工製造)

膜材安裝

安裝高強度聚合物膜材,精確裁斷加工及安裝 (依設計圖加工成形)

驗收

完工後檢查膜材張力和適配性,確保結構穩定和安全 (依照設計圖進行各部份確認)

薄膜結構是什麼? | 4 大常見問題


薄膜結構工程公司 | 義騰國際開發


看完本篇,大家是否都對薄膜結構有更進一步的認識了呢?如果各位自家或是服務單位也有薄膜結構工程的需求,歡迎至義騰國際開發進行詢問報價哦!

義騰國際開發主要提供薄膜結構工程薄膜材料加工太陽能光電板及鋼骨結構工程專業維護保養,亦有樂園修繕工程,在台 10 年來施作過數十件政府單位、教育單位及民間企業的結構工程。

義騰國際開發是日本今泉テント株式会社的台北事務所,延續日本謹慎、細心、高品質的匠人精神,並使用全日本製造薄膜結構,致力推廣「企業建築美學計畫」,全力打造符合企業特色薄膜結構,讓更多企業建築成為現代都市景觀的焦點。

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