新火車站采光頂及幕墻面材的安全選用

1、新火車站采光頂及幕墻面材的安全選用中國過去的鐵路火車站沒有或者很少采用采光頂和幕墻，形式單 一、檔次低。當(dāng)前，中國鐵路正在跨越式發(fā)展中推進(jìn)。由傳統(tǒng)鐵路向 現(xiàn)代鐵路的過渡，無論是在策劃思想、技術(shù)選擇，還是在評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)方 面，都在發(fā)生深刻變化。鐵路旅客車站作為連接鐵路與城市的橋梁、 溝通鐵路與旅客的紐帶、體現(xiàn)鐵路服務(wù)社會(huì)的標(biāo)志，它的建設(shè)受到各 界廣泛關(guān)注。中國將建設(shè)一大批現(xiàn)代化的鐵路新火車站，2020年前將新建和改擴(kuò)建1066座，2012年將要投入運(yùn)營804座，鐵道部提出打造” 百年不朽”新火車站的思路，努力實(shí)現(xiàn)鐵路新火車站設(shè)計(jì)理念的轉(zhuǎn)變： 提出了新時(shí)期規(guī)劃和建設(shè)鐵路新火車站的以人為本的五性'

2、;原則，即”功能性、系統(tǒng)性、先進(jìn)性、文化性和經(jīng)濟(jì)性 ”，”先進(jìn)性”是指鐵路旅客 車站的設(shè)計(jì)要有前瞻性和體現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的進(jìn)程，用先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念通過采用適合于國情、適合于鐵路運(yùn)輸發(fā)展的建筑形式，在新技術(shù)、新材料、新工藝、新設(shè)備的應(yīng)用上體現(xiàn)建筑與運(yùn)輸發(fā)展的完美結(jié)合，使鐵路旅客車站的建筑經(jīng)得起時(shí)間和鐵路運(yùn)輸發(fā)展的檢驗(yàn)?！蔽幕浴笔且箬F路旅客車站設(shè)計(jì)應(yīng)體現(xiàn)歷史與現(xiàn)代、地域與環(huán)境、國家與民族的 文化內(nèi)涵，通過建筑美學(xué)的表現(xiàn)形式傳承和發(fā)展中華文化，使不同區(qū)域的文化風(fēng)格與建筑環(huán)境相互協(xié)調(diào)，展示出不同風(fēng)格的建筑作品。建設(shè)具 有世界一流水平現(xiàn)代化鐵路新火車站，我國鐵路建設(shè)史上樹立起新豐 碑。近年來中國鐵路遵照

3、”五性”原則，廣泛借鑒世界先進(jìn)建筑思想和客 站建設(shè)成功經(jīng)驗(yàn)，立足中國鐵路客站建設(shè)的實(shí)踐，不斷提高自主創(chuàng)新 能力，系統(tǒng)研究總結(jié)設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)方法，努力探索中國鐵路車站設(shè) 計(jì)的創(chuàng)新之路，結(jié)合火車站建筑的特點(diǎn)，大量使用采光頂和幕墻，創(chuàng) 作出新一代適合國情特點(diǎn)、具有世界先進(jìn)水平的鐵路火車站。鐵路火車客運(yùn)站通常處于城市繁華地段，銜接公路、地鐵等多種交通方式，是大量人流到達(dá)、出發(fā)的集散地，人流多于其它公共建筑 和交通建筑，中國人口多，火車是主要交通工具，尤其是中國春節(jié)等節(jié)假 日，人流更是爆滿，新火車客站的采光頂和幕墻的安全更為突出， 需要加 以特殊重視。按照鐵道部的”五性”原則，新火車客站采光頂和幕墻工程

4、 安全起碼要做到下列三點(diǎn)：（1）安全第一。車站采光頂和幕墻設(shè)計(jì)，處處體現(xiàn)安全為主，美 觀為輔，為適應(yīng)火車站安全特點(diǎn)，需要有別於其它公共建筑的特殊設(shè) 計(jì)。（2）杜絕火車站采光頂和幕墻的事故重在提前預(yù)防。設(shè)計(jì)中充分 考慮可能發(fā)生的各種危險(xiǎn)事故，通過消除事故的發(fā)生因素來防止其發(fā) 生。（3）萬一發(fā)生事故，力求將車站內(nèi)的生命和財(cái)產(chǎn)損失降低到最小。近年來的新火車站采光頂和幕墻工程實(shí)踐，安全形勢(shì)是好的。鑒于 采光頂和和幕墻的面材直接影響車站安全，為了防微杜漸 ，本文對(duì)新火 車站采光頂和幕墻的面材的安全選用作一些建議和探討 ：（二）新火車站采光頂和幕墻可選用 PTFE、ETFE膜材:2.1國內(nèi)外新火車站和幕墻

5、開始采用膜結(jié)構(gòu)和PTFE、ETFE膜材:有如下案例：1）美國邁阿密采光頂采用ETFE膜材Westo nWilliamso n事務(wù)所設(shè)想了一座中心島平臺(tái)，兩邊是高架鐵路的軌道，頂部是一座 ETFE屋頂，能像Herzog&deMeuron公司在慕尼 黑設(shè)計(jì)的安聯(lián)（AllianzArena）體育場(chǎng)ETFE 一樣變換色彩。（見圖15-1, 圖 15-2）2）美國密歇根州底特律羅莎帕克斯交通中心。屋頂面積：4645平米，聚四氟乙烯（PTFE）膜結(jié)構(gòu)屋頂，可以抵抗惡劣的天氣；耐用，易于維護(hù)，價(jià)格低廉，獨(dú)特。3） 愛荷華州橙市阿納海姆地區(qū)聯(lián)合運(yùn)輸中心采用ETFE屋頂。這個(gè)交通運(yùn)輸中心將于2010年動(dòng)

6、工，2013年竣工。是一座宏偉、 開放式的火車站，面積66000平方英尺，其中包含18000平方英尺的 屋頂，屋頂設(shè)計(jì)得與眾不同，是該地區(qū)的標(biāo)志性建筑。屋頂擬選用ETFE膜，整個(gè)屋頂都將覆蓋太陽能光電板，在ETFE 墊子”中加入光電裝置來發(fā)電，同時(shí)還有太陽能熱水系統(tǒng)來產(chǎn)生熱水。 爭取達(dá)到美國綠色建筑協(xié)會(huì) LEED白金認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)。4）廣州南站采光頂采用ETFE膜材從以上案例可看出，采用膜結(jié)構(gòu)屋面和膜結(jié)構(gòu)幕墻現(xiàn)代風(fēng)格的新火 車站，一掃古典風(fēng)格繁冗、沉重、空間昏暗的弊端，帶來一股清新簡 潔的風(fēng)氣。由于膜材有很多優(yōu)良性能，所以國內(nèi)外一些新火車站的采光頂和幕墻開始采用膜結(jié)構(gòu)和膜材.本文對(duì)膜材作一些簡介：

7、2.2膜材的分類：用于幕墻和屋面的膜材有織物膜材和箔片膜材兩大類?？椢锬げ模?根據(jù)編織不同可分為平織、曲織；根據(jù)纖維材質(zhì)可分為聚酯織物、玻 璃織物；根據(jù)涂層可分為單邊涂層、雙邊涂層。目前織物涂層膜材是 主流材料。221織物膜材：織物膜材是一種具有高強(qiáng)度、柔韌性好的薄膜材料；是由織物基材（玻璃纖維、聚酯長絲）和涂層（PTEE、PVC）復(fù)合而成的涂層織 物。具有輕質(zhì)、柔韌、厚度小、重量輕、透光性好；對(duì)自然光有反射、 吸收和透射能力；它不燃、難燃或阻燃；具有耐久、防火、氣密良好 等特性；表面景氟素處理（涂覆 PVF、EFTF、PVDF）的膜材、自身 不發(fā)粘、有很好的自潔性能。常用織物膜材包括：（1）

8、PVC膜材：聚氯乙 烯（PVC）涂層和聚酯纖維基層復(fù)合物 PTFE膜材：聚四氟乙烯（PTFE）涂層和玻璃纖維基層復(fù)合物。（3）加面層的PVC膜材：在PVC 膜材表面涂覆聚偏氟乙烯或聚氟乙烯。力學(xué)性能：中等強(qiáng)度的PVC膜：其厚度僅0.61mm,但它的拉伸 強(qiáng)度相當(dāng)于鋼材的一半。中等強(qiáng)度的PTFE膜：其厚度僅0.8mm，但它的拉伸強(qiáng)度已達(dá)到鋼材的水平。膜材的彈性模量較低，這有利于膜 材形成復(fù)雜的曲面造型。光學(xué)性能：膜材料可濾除大部分紫外線，防止內(nèi)部物品褪色。其 對(duì)自然光的透射率可達(dá) 35%，透射光在結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生均勻的漫射光， 無陰影，無眩光，具有良好的顯色性，夜晚在周圍環(huán)境光和內(nèi)部照明 的共同作用

9、下，膜結(jié)構(gòu)表面發(fā)出自然柔和的光輝。聲學(xué)性能：一般膜結(jié)構(gòu)對(duì)于低于60Hz的低頻幾乎是透明的，對(duì)于 有特殊吸音要求的結(jié)構(gòu)可以采用具有 FABRASORB裝置的膜結(jié)構(gòu)，這 種組合比玻璃具有更強(qiáng)的吸音效果。防火性能：膜材料能滿足對(duì)于防火的需求。保溫性能：單層膜材料的保溫性能優(yōu)于玻璃。同其他材料的建筑 一樣，膜建筑內(nèi)部也可以采用其他方式調(diào)節(jié)其內(nèi)部溫度。例如：內(nèi)部 加掛保溫層，運(yùn)用空調(diào)采暖設(shè)備等。自潔性能：PTFE膜材和經(jīng)過特殊表面處理的 PVC膜材具有很好 的自潔性能，雨水會(huì)在其表面聚成水珠流下，使膜材表面得到自然清 洗。2.2.2ETFE箔片膜材：ETFE是一種含氟高分子(fluoropolymer)

10、熱塑型材料，中文名為 乙烯-四氟乙烯共聚物。其化學(xué)結(jié)構(gòu)如下：ETFE與PTFE和FEP相近的電氣特性與抗化學(xué)性，但加工性及機(jī) 械性都有大幅改善，1) ETFE膜材的厚度通常小于0.20mm,是一種透明膜材(圖12), 透光率可高達(dá)95%。不阻擋紫外線等光的透射，通過表面印刷，透明 度可進(jìn)一步降低到50%，ETFE膜材常做成氣墊應(yīng)用于膜結(jié)構(gòu)中。 作為一種充氣后使用的材料，它可以通過控制充氣量的多少，對(duì)遮光度和 透光性進(jìn)行調(diào)節(jié)，根據(jù)需要滿足通風(fēng)透氣、自然采光的需求。在提供 了良好的透光度的同時(shí)，也兼有保溫隔熱性能；設(shè)計(jì)優(yōu)良其K值最高可達(dá)2.0W/m2K。耗能指數(shù)以一個(gè)三層印刷的膜為例可達(dá)到 0.7

11、7。2）防火性能達(dá)到DIN4102B1標(biāo)準(zhǔn)，燃燒時(shí)不滴落。3）ETFE膜質(zhì)量很輕，每平方米只有0.15-0.35公斤。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 %;成本合理, 覆蓋層加上結(jié)構(gòu)的費(fèi)用可能只有玻璃的 2/34）ETFE對(duì)所有的化學(xué)品不反應(yīng)；直接曝露於陽光、雨水或廢氣 中沒有損耗或變形，長時(shí)間曝露於戶外特性並無改變。5）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?？稍诂F(xiàn)場(chǎng)預(yù)制成 薄膜氣泡，方便施工和維修；6）ETFE膜幾乎不需日常保養(yǎng)。可對(duì)其由于機(jī)械損壞的屋頂進(jìn)行簡單檢查（一年一次為宜），并根據(jù)需要就地維

12、修。同時(shí)也可檢查通風(fēng) 系統(tǒng)，更換過濾裝置。ETFE膜完全為可再循環(huán)利用材料，可再次利用 生產(chǎn)新的膜材料，或者分離雜質(zhì)后生產(chǎn)其它 ETFE產(chǎn)品。最早的ETFE工程已有20余年的歷史，近年在建筑幕墻和屋頂較 多采用ETFE膜材料替代傳統(tǒng)的玻璃和其它采光面材，ETFE性能表規(guī)格單位 ASTM 測(cè)試方法 C-55AC-55AXC-88AC-88AXC-88AXM比重 D-7921.741.731.741.731.73熔點(diǎn)。C-265258267260260抗張強(qiáng)度 MPaD-6385252484842伸長率 %D-638382414415415433耐衝擊強(qiáng)度(lzod)J/mD256(Notched

13、)無破損無破損無破損無破損無 破損硬度(DurometerDScale) -D-7856767676767彎曲強(qiáng)度 MPa D-790960930910890870介電常數(shù)(102-106)-D-1502.62.62.62.62.6線性熱膨脹係數(shù) 10-5/。CD-6969.39.39.49.49.4收縮率(流動(dòng)方向) %-1.81.81.81.81.8抗化學(xué)性-優(yōu)良優(yōu)良優(yōu)良優(yōu)良優(yōu)良ETFE并不是一種完美無缺的材料。ETFE材料的典型用法是，將 它們兩層或三層做成氣枕需要”半連續(xù)”(semi-continuous)的空氣壓力， 以保持它們穩(wěn)定，對(duì)”氣枕”內(nèi)部的壓力進(jìn)行監(jiān)控。能”注入”空氣，或從

14、 里面排出空氣，使其進(jìn)入更多的光線，或使其更陰暗。這意味ETFE，墊子”成了建筑物的一件有活力的”充氣裝置”在某些裝置中，這些控 制程序是利用光傳感器進(jìn)行的。對(duì)于小規(guī)模的項(xiàng)目或住宅工程，建議 不要使用ETFE材料。從聲學(xué)的角度來看，ETFE氣枕系統(tǒng)被用于屋頂時(shí)，像一面鼓可能 增大雨聲。開發(fā)了幾種消聲技術(shù)，包括在 ETFE墊子”內(nèi)安放聚碳酸脂片，但使用還不廣泛。ETFE膜片國內(nèi)目前還不能生產(chǎn)。（二）新火車站采光頂和幕墻采用陽光板。2.1陽光板是一種以聚碳酸酯為原料， 采取擠出成型法制造的工程 塑料板材，一種新型的工程材料，學(xué)名聚碳酸酯板（Polycar bonatePanel），簡稱PC板。國內(nèi)

15、商品有陽光板、耐力板 等名稱。，它和玻璃有相似的透光性能。但耐沖擊性能是玻璃的250倍, 保溫性能優(yōu)于玻璃，能冷成型。PC板具有良好的透光性，超強(qiáng)的抗沖 擊性,優(yōu)良保溫性和加工性。是較理想的米光頂和建筑幕墻安全米光材 料。國內(nèi)外很多火車站屋頂采用（幾種采光材料的部分性能的比較見 表1）,表1幾種采光材料的部分性能的比較：性能單位陽光板PVC板有機(jī)玻璃玻璃鋼玻璃密度 g/cm31.21.3-1.51.2 1.4-1.62.5沖擊強(qiáng)度5非常好差差一般很差連續(xù)使用溫度C 120c90 100240可見光透過率888082 8690透光性能三年很好差很好差非常好紫外線透射率%00402880燃燒性能難

16、燃可燃可燃可燃不燃2.2國外很多火車站屋頂采用。近年來中國新火車站幕墻屋面也選用陽光板1）國外某火車站陽光板屋頂2）上?；疖嚹险靖灿兄睆綖? 5 5米的陽光板透明屋頂。圓形屋頂面積約5萬八千平方米，采用雙層陽光板。3）南京鐵路新客站總建筑面積達(dá) 4萬平方米，總長270米，寬63 米，由1400多塊大型屋面板南北向拼接而成。屋面板外圈用的是鋁錳 鎂合金板，中間是透明陽光板，2.3火車站采光頂幕墻選用陽光板建議注意問題1、有防水要求的采光頂應(yīng)采用直立式 U型板、梯形飛翼板，不宜 采用平板。陽光板平板熱膨脹系數(shù)較大，溫度變化較大時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大 的變形，在應(yīng)用過程中經(jīng)常出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，因此工程中不推薦采用

17、。 而直立式U型板、梯形飛翼板，采用結(jié)構(gòu)化防水原理，在模具設(shè)計(jì)時(shí) 將兩側(cè)直立收邊，并采用具有雙層結(jié)構(gòu)倒鉤的U型多層中空結(jié)構(gòu)，與U型倒鉤卡件相卡接，能較好地解決防水問題，可以推廣使用。硅酮 密封膠和聚碳酸酯板相容性較差，因此不宜作為主要防水方法。2）陽光板板的線性膨脹系數(shù)比較高大約是玻璃的 7倍，在設(shè)計(jì)時(shí) 候主語預(yù)留足夠的伸縮縫。板材嵌入深度及預(yù)留縫：板材嵌入深度不小于20mm予留縫C可按圖22-2取值。3、目前陽光板板與大多數(shù)的密封膠不相容。因此在防水時(shí)需選 用膠條或金屬搭接防水。選用密封材料應(yīng)考慮其是否與陽光板相容， 宜有合格相容性試驗(yàn)報(bào)告。此外，材料的熱膨脹和耐老化性能也要與 陽光板相適應(yīng)。密封膠條不允許使用天然橡膠條、PVC類、丙烯類、聚丙烯類材料4、PC板是隨時(shí)間的推移發(fā)黃