膜结构用玻璃纤维膜材料 编制说明

4《膜结构用玻璃纤维膜材料》编制说明一、工作简况1.1任务来源2021年南京玻璃纤维研究设计院有限公司向全国玻璃纤维标准化技术委员会提出了修订现行国家标准GB/T25042-2010《玻璃纤维建筑膜材》的项目申请，全国玻璃纤维标准化技术委员会在收到项目建议书和标准草案后，按规定的程序，提交委员会全体委员讨论，经委员会内答辨和委员投票表决，一致同意向国家标准化管理委员会提交项目申报书。经国家标准委国家标准技术审评中心立项评估和相关业务部门审查通过，2022年12月国家标准化管理委员会以国标委发【2022】51号文《关于下达2022年第四批推荐性国家标准计划的通知》下达了修订GB/T25042-2010《玻璃纤维建筑膜材》国家标准的项目，项目编号为：20221711—T—609，项目由中国建筑材料联合会提出，全国玻璃纤维标准化技术委员会归口。1.2标准修订的目的和意义膜结构建筑是21世纪最具代表性的建筑形式，它采用高强度柔性薄膜材料与高强度高刚度的钢结构相结合，形成覆盖大空间，具有各种独特曲面造型的标志性空间结构，已成为大跨度空间建筑的主要形式之一。膜结构建筑具有空间跨度大、空间有效利用率高、阳光吸收率低反射率高、透光性好自然感强、耐污染不燃烧、长久耐用、维护成本低等优点，它重新创造了建筑空间，是集建筑学、结构力学、材料科学、计算机技术为一体的多学科交叉应用工程，符合当今绿色、低碳、安全、环保的建筑理念。1973年第一个膜结构建筑在美国加州拉文（Laverne）大学校园竖立起来，五十年过去了，今天它仍然是闪亮的地标。1988年3月日本建造了首个拥有55，000座位的室内棒球体育场——“东京巨蛋”就是通过膜结构实现的。现在膜结构建筑遍布了世界各地，从各类体育场馆、机场大厅、会展中心、购物中心等大型公共设施建设，到帐篷仓库、停车场、站台、休闲设施、景观性建筑小品等中小型设施建造，是在全球范围内迅速兴起的建筑形式。我国2008年的奥运会建筑设计上，膜结构的应用就得到完美的体现，从“鸟巢”到“水立方”，都是膜结构建筑。此后，膜结构建筑的大型体育场馆、会展中心、机场、高铁站等在我国逐渐兴建，如2022冬奥国家速滑馆，2023亚洲杯大连梭鱼湾足球场、西安国际足球场、昆山足球场，杭州奥体中心网球馆，深圳大运会宝安体育场、武汉体育中心体育场，拉萨国际会展中心，高铁广州南站、澳门渔人码头励骏大道膜结构工程等等。随着我国经济实力的增长和人民生活水平的提升，对于大型公共设施、休闲体育场馆和景观建筑的需求越来越多，膜结构建筑会有更大的发展和更多的普及。玻璃纤维膜材料是覆盖膜结构的主体，它由玻璃纤维布浸渍氟树脂制成。玻璃纤维膜材料具有足够的强度和刚度，抗蠕变、耐疲劳，耐热、耐低温、耐紫外线、不粘附异物、拒水等优异特性，是建造膜结构建筑的理想材料，在各类膜结构建筑上广泛应用。现行国家标准GB/T25042—2010《玻璃纤维建筑膜材》于2010年颁布，距今已十多年了，随着科学技术的进步和国家经济建设的发展，我国膜结构建筑也在快速发展，膜结构设计规范日臻完善，膜结构工程应用日益增长，膜材料产业也有了长足的发展，企业规模逐渐扩大，产品品质不断提高，产量逐年增长。现行标准已不能适应膜材料产业技术进步和膜结构建筑技术发展的要求，亟需通过标准的修订进行完善和补充。现行标准的不适用主要表现在以下几方面：1.标准名称不规范。2014年新发布的《建筑学名词》（第二版）中公布了新的建筑膜材的规范根据新的建筑学名词，标准名称应修改为“膜结构用玻璃纤维膜材料”，以使标准化对象更加明确更加规范。52.产品类别不全。随着膜结构建筑的发展，膜材料的类别更加多样化，分工也更加细化，以满足不同的功能需求。如近年发展起来的具有吸声透气效果，用于室内装饰吊顶膜结构的“内装饰膜”和具有高透光性，既可用于建筑蒙皮结构，也可用于建筑立面、内装饰膜结构的“网格膜”，已形成系列化规模化的生产和工程应用，且发展势头强劲。而现行标准中这两类产品都是空缺。3.产品分类和预定用途不明确。现行标准的技术内容与工程应用脱节，产品分类和产品应用场景不明确，缺乏指导性和适用性。2015年中国工程建设标准化协会颁布了CECS158:2015《膜结构技术规程》，对膜结构设计、材料、结构计算、连接构造、制作、安装、工程验收和维护保养等都给出了明确的规定和要求，特别是针对不同建筑规模提出了膜材料的性能要求。现行标准的技术内容与该技术规程无法协调统一，给国产玻璃纤维膜材料的工程应用和膜材料生产带来困难。需要通过标准的修订，对玻璃纤维膜材料产品进行分类，明确各类产品的组分和预定用途，为企业生产和用户选型提供指导。4.产品技术指标偏低，缺少产品关键技术要求。现行标准中的技术要求没有针对膜结构建筑的特点，如在膜结构中膜材料作为结构材料需要在张拉状态下长期服役，膜材料的拉伸强度关系到膜结构的长期安全使用，国外标准中给出的是膜材料“拉伸强度最小保证值”，在CECS158:2015中规定了膜材料“极限抗拉强度标准值”，与“拉伸强度最小保证值”是概念是等同的。而现行标准中给出的是“拉伸强度平均值”，显然与满足实际工程应用的要求存在较大差异；膜材料是永久性建筑材料，在实际应用中会承受风吹日晒、雨雪冰冻等各种自然环境的长期侵蚀，因此除了标准条件下的度保留和伸长变形也是重要的性能，而现行标准中都没有这些要求；膜材料需要通过裁剪和拼接以实现各种曲面造型，拼接强度也是关系结构长期安全使用的重要性能，在现行标准中也缺乏这方面的要求。需要通过修订标准提高技术要求，以保证膜结构的长期安全使用。5.现行标准中缺少对玻璃纤维纱、涂层树脂的等原材料的要求，而这些要求对于保证最终产品质量至关重要。6.膜材料作为材料和结构一体的材料，材料的弹性常数（拉伸弹性模量、泊松比等）是进行膜结构设计、曲面造型和工程施工所需要的关键材料特性指标，CECS158:2015明确规定“膜材料弹性模量和泊松比可采用生产企业提供的数值或通过试验确定”。因此作为材料的提供方，当工程方需要时，应能提供膜材料的相关技术参数。现行标准中缺少相应的要求和试验方法。鉴于现行标准中存在的以上诸多问题，希望通过本次修订，充分体现出标准的先进性和引领作用。以膜结构建造的应用需求为牵引，在我国玻璃纤维膜材料生产技术装备水平和质量水平的基础上，以替代进口为努力方向，参照国际先进的膜材料产品技术标准和实物样本，完善和提高标准技术水平，使标准具有较高的科学性、协调性和实用性。对推动我国膜结构建筑的发展，促进我国膜材料产业技术水平和产品质量的提升，提升我国国民经济水平和人民群众的生活品质都具有重要的现实意义和深远的影响。1.3标准制订工作的过程1．为使此次标准修订能更好地契合我国膜结构建筑和膜材料产业的发展，申报单位进行了项目申报前的预研，召开了“膜材料标准修订技术研讨会”，参加会议的人员主要有：中国钢结构协会空间结构分会技术专家同济大学张其林教授、上海交通大学陈务军教授；膜结构施工企业深圳市烨兴膜结构工程有限公司王维强总经理、北京中天久业膜建筑技术有限公司李中立总经理、法尔福空间结构（上海）有限公司徐隽副总经理、上海奇禹空间结构技术有限公司张艳琪总经理、上海海勃膜结构股份有限公司白勇军总经理等；膜材料及原料生产企业嘉兴杰特新材料股份有限公司谈栋立董事长、浙江汇锋新材料股份有限公司林青松技术总监、日本中兴化成工业株式会社李宗晟部长、浙江鸿燕新材料有限公司谢钧任总经理、上海天寰材料科技有限公司赵峰等。会上大家对我国膜结构6建筑近几年的发展做了回顾，对今后膜结构建筑的发展趋势做了展望，分析了国产膜材料存在的问题，对标准修订的内容提出了要求。申报单位认真听取了各方面的意见，并在此基础上提出了修订GB/T25042—2010《玻璃纤维建筑膜材》项目建议书和《膜结构用玻璃纤维膜材料》标准草案，向国家标准委申报标准修订项目。2022年12月28日收到项目计划下达任务，项目承担单位南京玻璃纤维研究设计院有限公司立即启动了标准的编制工作，成立了标准编制工作组，落实了编制组成员的分工。表1-1标准编制组主要成员和分工项目负责人。负责项目的组织协调和策划，标准文本和编制杨宇龙、叶文进、章靓、2023年2月编制组走访了国内玻璃纤维膜材料主要生产企业，了解了国产膜材料的生产工艺装备水平，膜材料产品类别和产品技术参数，收集了企业的产品样本，考察了膜材料的实际应用案例。膜材料产品标准修订得到了膜材料生产企业的大力支持，企业向编制组提供了正常生产的各种规格的结构膜、内饰膜和网格膜共计15个样品。2023年2月15日在南京召开了“膜结构用玻璃纤维膜材料国家标准项目验证试验工作会议”，就验证试验的工作方案和进度进行了讨论和安排，南京玻璃纤维研究设计院、深圳金台检测技术有限公司和振石集团华智研究院(浙江)有限公司派代表参加了会议。会议修改完善了验证试验作业指导书，就每个实验室承担的试验项目进行了分工，并制订了工作进度。会议指定南京玻纤院王玉梅、深圳金台检测技术有限公司叶文进、振石集团华智研究院章靓为各自单位验证试验的负责人，负责试验安排、数据汇总和沟通联络，初步确定验证试验工作在2023年6月底完成除紫外老化、疲劳及拉伸蠕变外的大部分试验项目，并分别与3月底、4月底和5月底汇总一次数据。但由于试验样品量大，试验项目多，且多为新开展的项目，需要新的仪器设备投入，试验方法还需研究摸索等等多方面的原因，验证试验的基本工作未能在6月底完成，延至9月底结束。紫外老化试验和疲劳试验和拉伸蠕变试验因试验周期长，再加上5月份召开的工作会议调整了试验方案，增加了试验内容，所以这三项的验证试验工作还在进行中，已完成样品的测试数据已汇总在编制说明中。2023年5月29日，在南京召开了“膜结构用膜材料国家标准修订工作会议”，就前一阶段开展的工作和标准编制过程中遇到的问题进行了研讨。参加会议的有：全国玻璃纤维标准化技术委员会秘书长吴永坤、副秘书长徐琪，上海交通大学陈务军教授、深圳市烨兴膜结构工程有限公司王维强总经理，嘉兴杰特新材料股份有限公司谈栋立董事长、张玉江总经理，浙江鸿燕新材料有限公司谢钧任总经理，浙江汇锋智造科技有限公司林青松技术总监，浙江科力新材料股份有限公司邱正一总工程师、沈建飞部长，上海天寰材料科技有限公司索熙楠董秘、赵峰销售副总监，深圳金台检测技术有限公司郭晓明董事长、叶文进总经理，振石集团华智研究院（浙江）有限公司章靓主任以及南京玻璃纤维研究设计院王玉梅及其他项目组成员。会议就标准制订应遵循的基本原则、标准的基本构架进行了讨论，确定了标准的覆盖范围、每类膜材料的应用领域、要求及相应的试验方法，特别是对膜材料纤维直径、颜色、结构膜高温性能、内饰膜燃烧性能和网格膜的可焊性要求等进行了讨论，提出了建设性的意见，通过此次会议，也对目前国内膜材料产品的原材料生产供应情况、膜材料的生产技术水平有了更进一步的了解。在几次讨论会听取各方意见和大量的试验数据的基础上，结合收集到的国外先进技术标准和实7物样本，标准编制组完成了标准征求意见稿，现向全社会征求意见。二、标准编制原则本次标准修订遵循以下原则：（1）瞄准国际先进的膜材料技术标准和实物样本，充分体现我国玻璃纤维和膜材料产业技术发展水平，稳健可靠地确定产品的技术要素和技术指标。既解决当前工程亟需，也为今后发展留下空间，充分体现出标准的先进性和引领作用。（2）以膜结构实际工程中规模化应用的国产膜材料为对象，以满足膜结构的应用需求为出发点，以替代进口为努力方向，使标准具有较高的科学性、协调性和实用性；（3）与膜结构相关技术标准和技术规范协调统一。三、标准主要内容的说明3.1关于膜结构建筑膜结构建筑造型丰富多彩，千变万化，按照支承方式有：整体张拉式膜结构、骨架支承式膜结构、索系支承式膜结构、空气支承式膜结构四种形式。整体张拉式膜结构：由钢构件制成的桅杆等构件提供支承点，并在支承点周边设置锚固点，在其上安装膜材料，通过张拉而形成的空间双曲膜面稳定体系，见图3.1-1。这种结构形式主要由索和膜构成，两者共同起到承重作用，通过支承点和锚固点形成整体受力。整体张拉式膜结构可形成各种曲面造型，是最能展现膜结构精神的构造形式，同时可在内部形成较大的空间结构，建造出具有强烈冲击力和高视觉效果的建筑。其施工精度要求高，结构性能强，表现力丰富，对膜材料的要求高，造价也较骨架支承式膜结构高。图3.1-1整体张拉式膜结构骨架支承式膜结构：由钢构件或其他刚性结构作为承重骨架，在其上覆盖按设计要求张紧的膜材料，形成屋顶或外墙的一种结构形式，见图3.1-2。在这种结构形式中，钢构件（如拱、刚架）或其他刚性结构件起承重作用，膜材料仅起围护作用。因此这种膜结构具有结构安定性高和可以自由开孔的特点，经济性优越，无论大小建筑都可使用。8图3.1-2骨架支承式膜结构索系支承式膜结构：由空间索系作为主要承重结构，在索系上布置按设计要求张紧的膜材。索系支承式膜结构主要由索、杆和膜构成，三者共同起承重作用，见图3.1-3。在通常所称的整体张拉结构中，如索穹顶页，即属于索系支承膜结构。主要应用于大跨度体育场馆中，近几年在我国应用比较普遍。由于这种结构比较柔，在外载荷作用下变形比较大，因此对膜材料的强度和抗弯折能力有较高的要求。图3.1-3索系支承式膜结构空气支承式膜结构：通过将空气送入使用膜材料形成的具有密闭充气空间的屋顶和外墙，借助内压保持膜材料张力，形成设计要求的曲面，并抵抗载荷和外力的一种结构形式，见图3.1-4。这种结构以密闭空间内气压与大气压的差来张紧膜材料，通常也称为充气结构。空气支承式膜结构可采用气承式、气肋式和气枕式，其设计和构造与传统结构有许多不同，在创造广阔空间方面表现出很高的经济性和可操作性。这种膜结构通常使用ETFE纯塑料膜构造。图3.1-4空气支承式膜结构3.2关于标准名称的说明现行标准名称为“玻璃纤维建筑膜材”。现行标准是2010年颁布的，2014年《建筑学名词》（第formembranestructure。《建筑学名词》给出的定义是：“一种涂层织物，用于膜结构的覆盖材料。具有耐久、透光传热等性能。按材质分为玻璃纤维膜材料和合成纤维膜材料。”此次修订按照2014年公布的建筑学名词，将名称修改为“膜结构用玻璃纤维膜材料”，英文为Fibreglassmembranematerialformembranestructure。3.3关于标准范围的说明目前膜结构用膜材料主要有三大类：一类是以玻璃纤维平纹布或网布为基布，表面涂覆聚四氟乙烯的玻璃纤维膜材料，这类膜材料具有拉伸强度高、抗疲劳、耐老化、蠕变低等优点，是永久性膜结构的理想建筑材料，也是目前用量最大的膜结构材料；另一类是以聚酯纤维布为基布，表面涂覆聚四氟乙烯的聚酯纤维膜材料，受有机纤维性能的影响，这类膜材料在强度、耐候性、抗蠕变等9性能上与玻璃纤维膜材料相比存大较大的差距，目前多在非永久性建筑上应用；还有一类是由四氟乙烯一乙烯共聚物（ETFE）的纯塑料片材，这种片材是专用于空气支承式膜结构的材料，国内目前尚不具备生产能力。本标准仅针对目前国内产量最大应用最广，产品品种最为丰富的玻璃纤维膜材料。3.4关于产品分类的说明本标准按用途将玻璃纤维膜材料分为结构膜、内饰膜和网格膜三种类别。结构膜是用于膜结构的主体材料，被称为膜结构的灵魂，它集结构材料、建筑材料和装饰材料为一体，在膜结构中被张拉成各种造型，其性能和质量对膜结构至关重要。作为结构材料它要具有足够的强度和刚度以承受由于自重、内压、预应力、风、雪等载荷作用并保持其造型；作为建筑材料它要具有防水、隔热、透光或反光等建筑功能，经受严苛环境的长期考验；作为装饰材料它要美观，具有特定的颜色。本标准根据结构膜的用途，又将结构膜分为A类结构膜和B类结构膜。A类结构膜是强度最高的一类膜材料，主要用于整体张拉式、骨架支承式和索系支承式永久性大、中型膜结构；B类结构膜主要用于整体张拉式和骨架支承式永久性中、小型膜结构和帐篷、仓库类等非永久性膜结构。内饰膜主要用于膜结构内部或建筑物室内装饰吊顶，它可以形成各种室内造型，避免呆板的室内效果，特别是对于地震高发地区，使用膜材料进行室内吊顶可避免地震时吊顶坠落伤人。内饰膜除要具有一定的强度外，通常还要具有一定的透气性和吸音效果。网格膜是近些年来发展起来的一种新型膜材料，其强度高、透光性和透气性好，并可有多种鲜艳的颜色，主要应用于建筑蒙皮、建筑外立面装饰等，也可用于建筑室内装饰。网格膜目前国内多为聚四氟乙烯（PTFE）乳液浸涂工艺生产的带有网格孔洞的产品，与平纹织物为基布的结构膜和内饰膜相比，其透光和透气性能更好。国外网格膜多为表面压覆ETFE薄膜（乙烯-四氟乙烯共聚物）的网格膜，此类产品国内目前尚无生产。因此本标准中仅考虑了乳液浸涂工艺生产网格膜，不包括表面压覆ETFE薄膜的网格膜。本标准对每种类别的膜材料又按照拉伸强度分为标准型、加强Ⅰ型和加强Ⅱ型等型号。3.5关于产品代号的说明本标准中的产品代号按照GB/T4202《玻璃纤维产品代号》中涂覆织物代号的规则给出，代号组成包括了产品名称、类别、型号、单位面积质量、幅宽等要素，以对膜材料进行识别和区分，帮助用户了解膜材料的产品特征，有助于膜材料的标准化、规范化生产。3.6关于产品规格的说明本标准在第5章“产品规格”中给出了各种类别和型号的膜材料基本规格。共分为三大类12个型号：A类结构膜中的标准型、加强Ⅰ型和加强Ⅱ型的抗拉强度标准值分别为6800/6000、8000/7000和9000/8000，对应于CECS158：2015《膜结构技术规程》中的G6、G7和G8三个等级；B类结构膜中的标准型、加强Ⅰ型和加强Ⅱ型的抗拉强度标准值分别为3200/2600、4200/4000和6000/5000，对应于CECS158：2015中的G3、G4和G5三个等级；内饰膜和网格膜的标准型、加强Ⅰ型和加强Ⅱ型抗拉强度标准值参考了日本中兴化成工业株式会社和法国圣戈班公司生产的膜材料相关产品样本中的指标给出。基本规格中给出了各种类别和型号膜材料的单位面积质量和厚度最低值。由于织造玻璃纤维基布所用的玻璃纤维纱的直径和规格、涂覆树脂配方、涂覆量等各个生产企业都不相同，所生产的膜材料单位面积质量和厚度以及拉伸强度并不是一一对应的关系，但是它们之间有一定的相关性，通常单位面积质量大的膜材料厚度也大，拉伸强度等级高的膜材料其单位面积质量和厚度都要较拉伸强度等级低的为大。需要说明的是并不是单位面积质量越大的膜材料越好，在满足了各项强度要求的前提下，能将膜材料做的更加轻薄，体现出了膜材料更高的制造水平。基本规格中给出的单位面积质量和厚度的最低值并不是对产品的要求，只是提供给用户一个直观的参考。基本规格中还给出了膜材料产品的常规幅宽、常规卷长和颜色，实际的膜材料产品并不仅限于这些常规规格。给出这些规格的目的是便于用户了解和选择产品，同时也有助于膜材料的标准化、规模化生产，避免不必要的浪费。如果用户有其他幅宽、卷长和颜色的需求，可以与生产企业协商生产，但这属于非标定制产品，批量通常较小，生产成本会相对较高。3.7关于原材料要求的说明玻璃纤维膜材料由玻璃纤维基布和表面涂覆材料两部分组成，它们是生产膜材料的原料，本标准中给出了这两部分材料的要求，可以作为膜材料生产企业对其供应商提出的要求。玻璃纤维产品种类丰富，是用途广泛的增强材料。为了适用于不同后道加工，在拉制时玻璃纤维表面被包裹了一层被称之为浸润剂的化学制剂，不同类别的浸润剂赋予了玻璃纤维不同的各项性能。浸润剂的类别有三种——增强型、纺织型和纺织增强型，增强型浸润剂是指能增进玻璃纤维表面与基体结合的浸润剂，使用这类浸润剂的玻璃纤维通常不再需要进行纺织加工；纺织型浸润剂是指为使玻璃纤维能顺利进行纺织加工而作为临时措施施加到纤维表面，在完成纺织加工后需要去除的浸润剂；纺织增强型浸润剂是指既有利于纺织加工，又能增进玻璃纤维表面与基体结合的浸润剂。用于制造膜材料的玻璃纤维既需要进行纺织加工，又需要进行聚四氟乙烯树脂的表面涂覆处理，因此使用的浸润剂既要保证玻璃纤维能顺利进行纺织加工，又要与聚四氟乙烯有很好的亲合性，保证聚四氟乙烯能牢固地粘附在玻璃纤维表面，这就必须使用能增进玻璃纤维与聚四氟乙烯树脂结合的纺织增强型浸润剂。因此本标准中规定“织造膜材料基布的玻璃纤维应使用含硅烷的纺织增强型浸润剂”。目前玻璃纤维纱执行GB/T18371—2008《连续玻璃纤维纱》标准，该标准中包括了电子级和工业级两类玻璃纤维纱。电子级玻璃纤维是高端玻璃纤维产品，其生产技术和装备代表了当今玻璃纤维产品的最高水平，电子级玻璃纤维纱的产品品质和质量稳定性都要优于工业级的玻璃纤维纱，特别是其化学成份为E玻璃成份，碱金属氧化物含量不大于0.8%，强度和耐久性优越。膜材料虽然属于工业级产品，但鉴于膜材料产品的重要性和强度、耐久性要求，本标准规定制造膜材料的“玻璃纤维纱应符合GB/T18371《连续玻璃纤维纱》标准中规定的电子级纱要求。”对于涂层材料，标准中给出了两类要求：一类是聚四氟乙烯（PTFE）质量分数不低于90%的聚四氟乙烯乳液，另一类是以聚四氟乙烯（PTFE）为主要成分，全氟烷氧基树脂（PFA）或全氟乙烯-丙烯共聚物（FEP）为次要成分的聚四氟乙烯乳液。这些材料都是基于全氟PTFE生产的，除了热阻略有差异外，其他性能并没有显著差异。目前国内以第一类的全氟PTFE树脂为主，都是采用PTFE乳液经多次浸涂-烧结工艺实现的，乳液的配方各自企业有所不同，大都是自己配制，乳液中PTFE的含量对膜材料质量非常重要，如果使用PTFE含量较低的树脂作涂层材料时，会显著影响膜材料的性能和质量。第二类树脂主要是国外在用，国内用量不多，考虑到今后的发展也列入了标准。3.8关于产品要求的说明对于产品要求，本标准分7.1基本要求、7.2结构膜特定要求、7.3内饰膜特定要求和7.4网格膜特定要求四个条目给出，以区别不同膜材料的性能指标要求。具体项目见表3.8-1。表3.8-1结构膜、内饰膜和网格膜产品要求的项目焊缝拉伸蠕变3.8.1外观膜材料外观不仅从美学的角度来说很重要，而且从是否存在可能引发结构问题和服役障碍的缺陷方面来说也是很重要的。如果存在针孔、破洞，在使用过程中可能会渗水漏水，如果存在撕裂、划痕、纤维裸露、涂层开裂等，则有可能影响膜材料的强度和服役寿命。如果纱线弯曲严重不直，有较大的斜纬或弓纬，对膜材料的强度和拉伸蠕变将会造成较大的影响。标准中对外观从三个方面给出了要求：①从整体来看，“膜材料表面应光滑，颜色应均匀一致”，这是保证膜结构的外观效果，“卷绕应紧密齐整”，这是为贮存、运输和使用方便。②对膜面可能出确实难以避免而又对外观质量和使用性能影响较小的疵点，给出了每平方米允许出现的数量；而对响产品感观和使用性能的缺陷，给出了不允许出现的要求。③给出了织物中允许斜纬和弓纬程度的指标，规定“对结构膜和内饰膜斜纬或弓纬不应超过3%，网格膜不应超过8%”，既考虑了现有生产技术水平，也考虑了保证膜材料保持其应有的强度的质量要求。3.8.2幅宽和卷长幅宽是膜材料的基本规格，交付的批产品实际幅宽与标称幅宽之间不应存在较大的偏差，本标准根据国内现有的生产能力给出“幅宽允许偏差为±3mm“的要求。卷长是指一卷膜材料的长度，标准规定整卷交付的膜材料应是连续的，不应出现拼段，为保护用户的利益，标准规定“实际长度不得小于标称长度”。3.8.3单位面积质量单位面积质量是膜材料的的基本规格，膜材料单位面积质量为玻璃纤维基布单位面积质量与涂覆层材料单位面积质量之和。膜材料的强度取决于玻璃纤维基布的强度，因此膜材料强度等级越高，需要的玻璃纤维就越多，玻璃纤维基布就越厚重，膜材料的单位面积质量就会越大。但玻璃纤维基布的强度还与玻璃纤维直径、成分、纱线结构等因素有关，并不能单纯地认为膜材料单位面积质量越大越好，应该是在满足强度要求的前提下，尽量降低膜材料的单位面积质量，这样可以有效地减轻材料本身的重量。使用超细玻璃纤维，有助于提升玻璃纤维基布强度，降低面密度。涂层材料起到对玻璃纤维的保护作用，对膜材料的防水、耐磨性、耐曲折性能和可焊性至关重要，涂层材料要有一定的厚度，薄了起不到保护作用。本标准对三类膜材料的涂层材料的单位面积质量（涂覆量）分别给出了最低要求。3.8.4纤维直径研究表明玻璃纤维的强度和柔韧性与其直径有直接关系，纤维直径越细强度越高，越柔软，其抗扭、耐磨、抗折等性能也越好。织造基布所用的玻璃纤维直径对于保证玻璃纤维膜材料具有较高的强度和长期耐久性是非常重要的，日本和美国相关标准都规定了玻璃纤维膜材料纤维直径不超过4µm。我国工程建设协会标准CECS158：2015中规定，强度等级G6～G8的玻璃纤维膜材料纤维直径为3µm、4µm，强度等级G3～G5的玻璃纤维膜材料纤维直径为3µm、4µm或6µm。本标准根据CECS158：2015的规定，结合国内玻璃纤维产品的生产实际，规定“A类结构膜玻璃纤维直径应不大于4µm，纤维直径变异系数应不大于10%；B类结构膜、内饰膜（N类）和网格膜（W类）玻璃纤维直径应不大于7µm，纤维直径变异系数应不大于10%。”，同时在纤维直径的试验方法中规定要“分别测定经纱和纬纱的纤维直径”。这样规定的目的旨在防止个别企业为降低生产成本，将不同纤维直径的单纱混在一起进行捻合，或经、纬纱使用不同直径的纤维进行织造。3.8.5颜色膜结构作为城市景观建筑，膜材料的颜色是重要的质量要求。在大多数的膜结构中，白色是主要颜色，膜材料越白整体建筑越漂亮。白色膜材料在刚生产出来时并不是白色而是呈棕色，在服役过程中经日光的暴晒逐渐变白的，质量好的膜材料会很快变白，而质量较差的需要很长时间才变白，有的甚至不变白，如果膜结构建筑在完工后很长一段时间内不能变成白色，将严重影响膜结构的景观效果，会给业主和建设单位带来巨大的经济损失。本标准对膜材料的白度做了规定。白度就是物质表面白色的程度，以白色含有量的百分率表示。白度有多种表示方法，如，ISO亮度、D65亮度、CIE白度等，本标准借鉴纸张白度的表示方法用D65亮度来表示膜材料的白度。D65亮度是以457nm的蓝光照射到氧化镁板的反射率为100%为基准，以该种光照到试样表面的反射率表示试样的白度，通常反射率在80%以上时可认为是白色。标准规定：“经波长300nm～400nm范围内的紫外辐照度值67.5MJ/m2暴露后，其D65亮度应不小于90.0%。”。紫外辐照度值为67.5MJ/m2,大约相当于自然暴晒半年，以鉴别那些使用很长时间不能变白的膜材料。聚四氟乙烯的表面涂覆需要高温烧结，所以无法使用有机颜料进行着色，如果想着色，只能使用无机颜料，而无机颜料可以选择的颜色很少，使膜材料具有更多的色彩，也是膜材料企业研发的焦点。近几年出现了银色、红色、绿色等颜色的膜材料，丰富了建筑装饰的市场，给膜材料增加了新的活力，这些彩色膜材料色彩均匀性和日光暴晒的色牢度显得非常重要的，否则会起到相反的作用。彩色膜材料色彩均匀性和色牢度用色差表示，色差是用数值方式表示的两种颜色给人色彩感觉上的差异，用ΔEb符号表示。两种颜色多大的色差值能使人感觉有差异是因人而异的，数字色差与人眼视觉色差的大致对应关系见表3.8-2。表3.8-2数字色差与视觉色差的对应关系ΔEb一般肉眼可以分辨的色差值ΔEb约为1.5，但在色差值小于3时，一般人的感觉并不明显；在色差值大于6以后，人的视觉感觉强烈。本标准规定“彩色膜材料卷内色差值ΔEb≤1.5”。“经波长300nm～400nm范围内的紫外辐照度值67.5MJ/m2暴露后，与初始样品的色差ΔEb≤3.0。”意味着彩色膜材料经大约半年的暴晒，在肉眼看起来颜色不能有明显的变化。3.8.6拉伸强度拉伸强度是膜材料最重要的性能要求，本标准针对不同的膜材料给出了抗拉强度标准值、高温拉伸强度、湿态拉伸强度和折压后拉伸强度等4项拉伸强度指标要求。除抗拉强度标准值给出了具体的指标外，其余3项都是给出的强度保留率指标，即以在某种条件下测得的拉伸强度与标准状态下测得的拉伸强度比值的百分率表示，类似用强度保留率表征的指标要求还有耐疲劳性能、耐紫外老化性能、可焊性等。为了计算和评价膜材料在各种条件下拉伸强度保留率，本标准中引入了“初始拉伸强度”的概念，并在第3章术语和定义中给出了术语定义，是指“按标准试验方法测得的标准状态下的材料拉伸强度平均值”。初始拉伸强度并不是一个指标值，而是一个参比对照值（分母）。抗拉强度标准值“抗拉强度标准值”是指膜材料正常使用情况下的拉伸强度最小保证值，它既不是平均值也不是最小值，而是通过拉伸强度的历史累积数据按统计方法计算得到的值。它意味着即使同一批次或不同批次膜材料的拉伸强度可能存在较大的差异，但都能满足这个值。它是膜结构设计时确定许用应力的参考值。但在产品的实际生产和销售过程中，当一个交付批产品交付时，通常无法获得拉伸强度的历史累积数据，考虑到实际的可操作性，日本膜结构协会标准MSAJ/M-03—2003《膜材料质量和性能测试方法》中给出了“从批样本中取至少20个试样进行标准状态下拉伸强度的测试，以测试值的平均值减去3倍标准差得到值为抗拉强度标准值的实测值”的方法。这个方法取统计容忍限标准规定中给出的各种型号膜材料抗拉强度标准值的指标值，其中结构膜按CECS158：2015表4.1.3-1给出。内饰膜和网格膜参考日本中兴化成和法国圣哥班的产品样本给出（参见第七部分中所附的“圣戈班膜材料数据汇总”材料）。根据国产膜材料抗拉强度标准值验证试验的结果（见表4.2编制组认为给出的指标是合理的，既能满足膜材料应用的要求，目前国产膜材料的生产水平也是可以达到的。验证结果中有一些样品未能达到，主要现行标准中没有相应的要求，企业对膜材料拉伸强度的概念还是停留在过去按平均值判定的基础上，企业认为他们的产品拉伸强度已远远超出了标准的要求。相信通过本标准的宣贯实施，企业通过调整产品设计，提升和改进生产工艺，这个指标经过努力是可以达到的。高温拉伸强度高温拉伸强度是指在高温条件下材料的拉伸强度，给出高温拉伸强度主要是考虑膜材料在服役过程中，夏天受到强烈阳光辐照后的温度升高，或周围意外发生火灾受火焰辐射影响温度升高等情况。日本膜材料协会标准MSAJ/M-03标准主要是考虑中火焰辐射温度影响，给出的高温拉伸强度条件是150℃,给出的指标是强度保留率为70%。而美国ASCESEI55.16标准主要是考虑阳光辐射的影响，虽然该标准中并没有给出高温拉伸强度的要求，但在拉伸蠕变试验中给出了70℃的试验条件。在本标准研制过程中我们征求了膜结构领域专家的意见，他们认为目前我国在火焰辐射对膜结构的影响方面的研究尚未深入展开，因此对于膜材料火焰辐射的影响暂时可以不予考虑，重要的是温带气候区夏季阳光辐照强烈，这种温度条件下膜材料强度和蠕变情况应是关注的重点。编制组接受了专家的意见，在考虑高温影响时，本标准都是以温度70℃为试验条件。由于膜材料在温度70℃条件下的拉伸强度国外没有相应的标准可以参照，根据国产膜材料高温拉伸强度验证试验结果（表4.3本标准给出“高温（70℃)拉伸强度应不小于初始拉伸强度的90%”的要求，虽然这个要求比较高，但应该是可以做到的。高温拉伸强度仅针对对强度要求比较高的结构膜和网格膜，对室内使用的内饰膜不做要求。湿态拉伸强度湿态拉伸强度是指膜材料经水浸泡以后的拉伸强度。给出湿态拉伸强度要求，是考核膜材料在服役过程中经受雨水、积雪等对水浸泡后拉伸强度的变化情况。由于膜材料表面涂覆了聚四氟乙塑料，表面是拒水的，水通过表面涂层材料进入膜材料内部的情况几乎不会发生，吸水主要发生在切割的断面，在膜材料安装时会将搭接处两层膜材料外层切割断面向下，便于水排走，但为了保证膜结构长期安全使用，此项指标是必要的。该项要求仅针对于露天使用的结构膜和网格膜，而对室内使用的内饰膜不做要求。本标准给出湿态拉伸强度要求是：试样在温度（23±2）℃的蒸馏水中浸泡72h，取出后用纸巾擦干试样表面的水分立即测定拉伸强度，湿态拉伸强度不小于初始拉伸强度的80%。本标准的试验条件和要求与日本膜材料协会标准MSAJ/M-03完全相同，根据国产膜材料湿态拉伸强度的验证试验结果（见表4.4）,认为该指标是合适的。折压后拉伸强度折压后拉伸强度是指膜材料试样对折部位经受一定重量碾压后测得的拉伸强度。给出折压后拉伸强度要求，主要是考虑到膜材料在施工或运输过程中都有可能被折叠，折叠部位可能会受到人或物体的重压，考核此种情况下膜材料拉伸强度的变化情况。折压后拉伸强度主要与膜材料的脆性相关，脆性越大折压后强度下降的越多。玻璃纤维，尤其是直径较粗的玻璃纤维，脆性较大易折断，施工或运输过程中的折叠和重压情况会对玻璃纤维膜材料造成伤害，因此在施工或运输过程中应尽量避免发生此类情况。重要的是，需要评估如果发生这种情况时，可能会对玻璃纤维膜材料的拉伸强度产生多大的影响。该项指标仅针对对强度要求较高的结构膜和网格膜，对内饰膜不作要求。本标准给出的折压后拉伸强度要求是：对试样折叠部位以10N/cm的载荷滚压10次，测定滚压后的拉伸强度，此拉伸强度应不低于初始拉伸强度的70%。本标准的试验条件和指标要求与日本膜材料协会标准MSAJ/M-03完全相同。根据国产膜材料折压后拉伸强度验证试验结果（见表4.5认为该指标是合适的。经、纬向拉伸强度比膜材料张拉时经向纬向都要同时受力，所以要求膜材料的经、纬向的强度要保持平衡，不能有太大的差异。标准中规定：“经向和纬向初始拉伸强度之比应不大于1.2且不低于0.8”，即经纬向强度差不能超过20%。本标准的要求与日本膜材料协会标准MSAJ/M03的要求是一致的。从国产膜材料拉伸强度验证试验结果（见表4.2）中可以看出，国产结构膜材料纬向强度普遍低于经向强度。玻璃纤维基布在织造时受打纬的影响，纬纱会损失一部分强度，如果经向和纬向使用相同规格的纱线，织物的经纬密度又相同时，织物纬向强度就会低于经向强度。此外还有一个原因就是为提高织造效率，在产品设计时有意降低织物纬向密度。此次修订时标准中增加了织物经纬向初始拉伸强度比的要求，可以促进企业注重经纬向强度的平衡，保证膜材料的正常安全使用。3.8.7撕裂强力撕裂强力指撕裂薄片型试样所需的力，膜材料属于薄片型试样。本标准给出撕裂强力要求是考核当膜材料上存在缺陷或切口的情况下保持一定强度的能力。撕裂试验有单舌法、双舌法、梯形法和摆锤法，不同方法得到的撕裂强力值是不同的，相互间没有相关性。本标准采用梯形撕裂法，与日本膜材料协会标准MSAJ/M-03中的方法完全一致，但给出的指标要求与日本MSAJ/M-03标准不同。MSAJ/M-03中不给出撕裂强力的具体指标，而是要求“大于等于以N/cm为单位的膜材料初始拉伸强度值的15%且不低于100N”，考虑标准的操作性，本标准给出的每种类型号膜材料撕裂强力的具体指标。如果按日本标准，需要先测定每个膜材料的初始拉满足抗拉强度标准值要求的膜材料最低初始拉伸强度，再按大于等于以N/cm为单位的膜材料初始拉伸强度值的15%且不低于100N给出撕裂强力指标值。例如，A类加强Ⅱ型结构膜，经向和纬向抗拉强度标准值指标分别为1800N/cm和1600N/cm，按变异系数4.0%，其初始拉伸强度最低值分别为：经向1800/(1-3×0.4)=2045,纬向1600/(1-3×0.4)=1818,按照撕裂强力应达到该值的15%计算出经向撕裂强力指标值约为306N，纬向撕裂强力指标值约为273N，取整后分别为300N和270N。相应的其他型号的膜材料撕裂强力指标值也如此确定，当计算值小于100N时，取100N。本标准中给出的撕裂强力指标远高于CECS158:2015《膜结构技术规程》中规定的“抗撕裂强度不宜小于极限抗拉强度标准值乘以1cm的7%”的要求。两个标准指标值比对见表3.8-3。表3.8-3CECS158和本标准抗撕裂强度指标对比从膜材料撕裂强力验证试验结果（见表4.6）可以看出，膜材料撕裂强力与膜材料的面密度有关，总体来说膜材料面密度越大撕裂强力也越大。梯形撕裂主要是面内纱线的拉伸破坏，在涂覆量大致相同的情况下，膜材料的面密度越大也就是玻璃纤维基布的面密度越大，玻璃纤维基布的厚度就越大，织造玻璃纤维基布的纱线越粗，因而撕裂强力就越大。纱线的结构和强度对撕裂强力影响较大。撕裂强力也与纤维直径相关，纤维直径越细，撕裂强力也越高。从试验验证结果看，国产膜材料基本上都可以满足本标准给出的撕裂强力要求。网格膜材料由于其结构特点，不会发生沿面内固定方向的撕裂，因此对网格膜不做此要求。3.8.8涂层剥离强度玻璃纤维膜材料是由玻璃纤维织物浸渍聚四氟乙烯乳液，经高温（约380℃)烧结而制成的一种玻璃纤维涂覆织物。涂层不仅起着保护玻璃纤维的作用，也赋予膜材料防水、耐磨、耐折、可焊接、自清洁等性能，如果涂层抗剥离强度低，焊接性能就差，膜材料在服役过程中容易发生涂层脱落，会使膜材料失效膜结构破坏。日本膜材料协会标准MSAJ/M03中对涂层剥离强度没有给出具体的指标，而是规定要“大于等于膜材料初始拉伸强度的1%同时大于等于10N/cm”。出于对标准可操作性的考虑，本标准给出了每个型号的膜材料涂层剥离强度最低指标，按照与确定撕裂强力相似的方法，设初始拉伸强度测定值的变异系数为4.0%，再根据每个型号的膜材料抗拉强度标准值反推初始拉伸强度值，根据MSAJ/M03中“大于膜材料初始拉伸强度的1%”的要求，计算膜材料的剥离强度指标值。对于结构膜，涂层剥离强度最低值不小于10N/cm，当计算值小于10N/cm时，取10N/cm；对于内饰膜，由于其比较轻薄，初始拉伸强度较低，初始拉伸强度的1%远远小于10N/cm，例如标准型内饰膜经纬向抗拉强度标准值分别为384N/cm和320N/cm，按照上述方法计算的涂层剥离强度值分别为4.36N/cm和3.63N/cm，既使强度最高的加强Ⅱ型，计算的剥离强度值也仅为7.95N/cm和6.82N/cm。从验证试验结果来看，实际的剥离强度也很难达到10N/cm。MSAJ/M03标准的要求也主要是针对结构膜的，要求内饰膜达到结构膜的要求确实不太合理。本标准根据验证试验结果（见表4.7）给出了剥离强度最低值指标，该指标均高于通过计算得到的剥离强度值。本标准给出的涂层剥离强度指标高于CECS158:2015《膜结构技术规程》中规定的“抗剥离强度不宜小于极限抗拉强度标准值的1%”的要求。两个标准指标值比对见表3.8-4。表3.8-4CECS158和本标准抗剥离强度指标对比注：此处给出的本标准涂层剥离强度指标是涂层剥离强度采用180°T型剥离试验的方法进行测试。膜材料的表面涂覆层是通过浸涂工艺完成，而不是通过覆膜或层压工艺完成的，表面的涂层已浸渗至玻璃纤维的内部，无法直接剥离。采用将两片膜材料表面焊接在一起，通过剥离两片膜材料的方法使涂覆层剥离，从而得到涂层剥离强度。剥离强度与两片膜材料焊接在一起的表面积有关，对于平纹织物膜材料，焊接面积就是其试样的表面积，而对于网格膜，由于其带有网孔，当将两片网格膜焊接在一起进行剥离试验时，两片网格膜之间不像平纹织物的膜材料一样是面与面的接触，而是线与线的接触。网格膜的品种形式多种多样，相同的拉伸强度等级，网格面积并不相等，有的使较粗和截面较圆的经纬纱线，拉伸强度很高，但网格面积很大，有的经纱和纬纱使用多根较细的纱线平行排放扁平布置，相同的拉伸强度等级，网格面积却很小。既使是相同的网格面积，也由于经纬纱线的结构和构造不同，而使网格膜的形式很不相同。有的还会使用捆绑纱线加固网格的交织点，使得网格膜的经纬纱线不在同一个平面内，造成焊接时，两个表面的纱线呈点状接触。这些都给剥离强度的测试带来很多的不确定性，因此很难按照网格膜的初始拉伸强度给出统一的剥离强度指标值。因此本标准规定“网格膜涂层剥离强度由利益相关方商定”。3.8.9耐疲劳性能膜材料在服役期内会受到反复的拉伸作用，尤其是在强风天气，极易受到类似于循环加载的应力模式，在此受力模式下膜材料将产生局部的永久性损伤累计过程，也即是材料的“疲劳”。“疲劳”可以表现为肉眼不可见的强度下降，也可以表现为肉眼可见的表面裂纹，或裂纹进一步扩展造成的完全断裂。疲劳与断裂是引起工程结构失效的主要原因之一，结构材料在重复荷载作用下将会发生低于静载强度的脆性破坏，在膜结构设计时须考虑膜材料疲劳强度的问题。利用正弦波拉伸应力模拟膜材料承受到风载所导致的疲劳应力，可以考核膜材料在循环应力作用下的损伤累计情况。本标准给出了结构膜和网格膜耐疲劳性能的指标。耐疲劳性能的试验结果与疲劳试验方法密切相关，疲劳试验中的加载波形、加载频率，尤其是载荷振幅和循环次数是影响疲劳试验结果的主要参数。本标准规定使用重复拉伸单侧偏载正弦波施加疲劳荷载，最大应力值为膜材料抗拉强度标准值的1/5，最小应力值为最大应力值的1/10且不低于2N/mm，加载频率为1Hz～3Hz，循环次数结构膜为30万次，网格膜为5万次。疲劳后试样的拉伸强度，结构膜其经向拉伸强度应不低于初始拉伸强度的70%，纬向拉伸强度应不低于初始拉伸强度的60%；网格膜其经向拉伸强度应不低于初始拉伸强度的80%，纬向拉伸强度应不低于初始拉伸强度的70%。对结构膜疲劳循环次数30万次的要求，主要是考虑到结构膜作为永久性结构材料使用，服役时间长，服役过程中膜面受到的张拉力和交变力比较复杂，对材料的使用要求较高而给出的。结构膜疲劳试验条件与日本标准MSAJ/M03中的试验条件完全相同，但疲劳后强度保留率比日本标准低，本标准给出的指标是根据验证试验的结果并做了一定的提升给出的，目前国产膜材料在疲劳性能上与日本相比还存在一定的差距，希望通过本标准的实施，难够促进国产膜材料水平的提升。日本标准中没有给出网格膜的疲劳性能要求，本标准参照MSAJ/M03的试验条件，结合网格膜的使用场所和条件，考虑到网格膜主要是用作外墙装饰，属于非结构材料，也并非永久性使用的材料，同时网格膜在安装时会有更多的金属支撑，自由面积没有结构膜那样大，膜面受到的张力及交变力比结构膜小得多，因此规定网格膜疲劳循环次数为5万次，这个要求比日本膜结构协会对非永久性膜材料疲劳循环5千次的要求要高得多。对于内饰膜耐疲劳性能不做要求。3.8.10拉伸蠕变拉伸蠕变是指固体材料在保持拉伸应力不变的条件下，应变随时间延长而增加的现象。许多材料（如金属、塑料、岩石等）在一定条件下都表现出蠕变的性质。例如用橡皮筋缠绕在某个东西上，刚开始橡皮筋的张力很大，但渐渐的橡皮筋会越来越松，用塑料绳捆绑东西都会渐渐变松，这些都是由于在拉伸应力的作用下，橡皮筋或塑料绳发生了蠕变，长度增加所引起的。对于膜结构来说，膜材料通常被施加1000N/m～2000N/m的初始张力以形成稳定的结构形状，经过一段时间，再加上其他外力的作用，膜材料可能会发生蠕变，从而产生松弛，导致其结构形状发生改变。因此膜材料和其焊缝的拉伸蠕变是评价膜材料在长期服役过程中能够保持膜结构设计造型非常重要的性能指标。与疲劳性能一样，蠕变性能指标的高低与试验条件密切相关。本标准参考日本膜材料协会标准MSAJ/M03和美国土木工程师学会标准ASCESEI55.16《张拉膜结构》规范，给出了膜材料和焊缝拉伸蠕变试验方法和指标值。ASCESEI55.16和MSAJ/M03与本标准规定的蠕变试验条件和指标对比见表3.8-5。表3.8-5蠕变试验条件和指标对比表关于试验温度。本标准选择的常温试验温度为23℃,高温试验温度70℃。常温没有选择ASCESEI55.16的20℃,主要是考虑到和膜材料其他物理性能的试验条件一致，23℃也是玻璃纤维和塑料制品的标准试验温度。高温选择了ASCESEI55.16中规定的70℃,主要是考虑了膜材料夏季阳光辐照外表面可能达到的温度，这样更接近于实际使用。MSAJ/M03中采用150℃,考虑的是一旦膜结构建筑周围发生火灾，火焰对膜材料辐射的影响。关于火焰辐射的影响，目前开展的研究不多，尚未有更多的数据支撑，本标准暂时不予考虑。关于施加的载荷。ASCESEI55.16规定进行拉伸蠕变试验时：20℃,施加膜材料最大服役载荷200%的荷载，70℃时施加最大服役载荷100%的荷载。这个规定对于某个膜结构来说是一个确定的值，但作为膜材料产品标准中的试验方法却很难操作，因为作为膜材料生产企业很难知道所生产的这批膜材料未来的服役载荷是多少。为了确定这个值，我们查阅了国内外相关的资料，日本有关膜结构建筑资料中有介绍，膜材料在服役时，施加的最大载荷通常为其抗拉强度标准值的1/4载荷。本标准按照这个荷载量，参照ASCESEI55.16标准给出了拉伸蠕变试验的施加载荷，即常温条件（23℃)下施加膜材料抗拉强度标准值1/2的载荷，高温条件（70℃)下施加膜材料抗拉强度标准值1/4的载荷。关于持续时间。考虑到施加的载荷与ASCESEI55.16一致，蠕变持续时间也与该标准一致，即为4h。关于蠕变伸长率的计算范围。日本膜材料协会标准MSAJ/M03是从施加预张力开始至持续施加拉伸载荷结束试样的伸长率，包括了拉伸载荷下的弹性和塑性伸长率及持续加载下的蠕变伸长率，ASCESEI55.16仅是持续加载下的蠕变伸长率。在构建膜结构施工时，通常会对膜材料进行几次张拉加载，以消除加载前期产生的松弛，考虑膜材料的弹性伸长没有意义。经过几次工作组会议讨论，本标准按照ASCESEI55.16标准给出伸长率范围仅限蠕变伸长。关于蠕变伸长率指标。ASCESEI55.16（应该是针对结构膜）给出的指标是焊缝滑移≤3mm，考虑以百分数表示更利于数据的对比，按照试验时间距150mm，计算出常温条件下焊缝蠕变伸长率为≤2.0%。从验证试验结果可以看出，国产结构膜材料经向的拉伸蠕变显著小于纬向拉伸蠕变，这可能是由于玻璃纤维布在织造时，经向纱线受到较大的张力，而纬向纱线没有受到张力，纬向纱线弯曲较经向纱线严重，因而进行蠕变试验时，相同等级的张力下纬向试样的伸长要大于经向试样。ASCESEI55.16中没有给出高温拉伸蠕变的指标，验证试验结果显示，70℃下膜材料的拉伸蠕变显著高于常温下的拉伸蠕变，根据验证试验结果，本标准给出了高于ASCESEI55.16要求的膜材料拉伸蠕变伸长率指标：结构膜：——温度23℃,抗拉强度标准值1/2荷载作用下持续4h，经向蠕变伸长率≤1.0%，纬向蠕变伸长率≤1.5%，且无破损、无开裂等异常；——温度70℃,抗拉强度标准值1/4荷载作用下持续4h，经向蠕变伸长率≤1.5%，纬向蠕变伸长率≤2.0%，且无破损、无开裂等异常。网格膜：——温度23℃,抗拉强度标准值1/2荷载作用下持续4h，经、纬向蠕变伸长率≤1.5%，且无破损、无开裂等异常；——温度70℃,抗拉强度标准值1/4荷载作用下持续4h，经、纬向蠕变伸长率≤2.0%，且无破损、无开裂等异常。3.8.11耐磨性膜材料在工厂切裁和拼接过程中可能被地板磨损，在运输和施工过程中也可能与地面产生磨擦，会对膜材料产生磨损，在膜结构服役过程中，膜材料与结构上的金属部件长期接触也会受到磨损，同时作为永久性建筑结构材料，会长期经受雨水、雪粒和风沙等自然环境冲刷磨损，这些都对膜材料的耐磨性提出了要求。玻璃纤维膜材料的表面涂层采用浸涂工艺涂覆，受工艺条件的限制，涂覆树脂的厚度往往不能像采用覆膜或层压工艺制备的材料那样均匀，所以对于玻璃纤维膜材料而言，其耐磨性尤为重要。耐磨性的评价与磨损的方法有关，磨轮的表面粗糙度、施加的正压力和磨损的次数直接影响对耐磨性的评价。本标准采用国家标准GB/T30314-2021《橡胶或塑料涂覆制品耐磨性的测定泰伯法》的试验方法，该方法等同采用ISO5470-1：2016，GB/T30314标准中对于磨轮的粗糙度、磨损时施加的压力、磨损的次数等有多个条件可供选择，并没有规定对于膜材料应采用何种试验条件。日本MSAJ/M03标准也是采用泰伯（taber）法，其试验原理和设备及操作等与ISO5470-1标准一致，但细化了具体的试验条件。本标准规定的试验条件与MSAJ/M03相同：使用CS10号磨轮，施加的载荷为4.9N，旋转次数为500转。按照GB/T30314-2021标准，CS10号磨轮是由橡胶制成的，有弹性，磨粒大致尺寸(颗粒数)1420/cm2,磨损作用轻微，比同是橡胶材料的CS10F磨轮的磨损作用强一点，比CS17的作用弱一点。选择这样的试验条件主要是考虑与膜材料的使用环境和膜材料本身的性质相接近，如果在测试过程中，使用较高的载荷值，或使用较为粗糙的磨轮，涂层材料很快被磨损，基布很快暴露，造成难以对膜材料的耐磨性进行判断。试样的质量磨损量、磨损厚度和外观变化通常是评价材料耐磨性的项目，考虑到玻璃纤维膜材料是采用浸涂工艺涂覆，涂覆层本身比较薄，对磨损量和磨损厚度难以准确地测量，因此本标准规定按照基布中的纤维暴露情况进行评价。从试验验证的情况看，经过规定条件的磨损，膜材料表面都会出现磨蚀的痕迹，如果涂覆层强度足够大或足够厚，就可以对纤维起到保护作用，使纤维不暴露。样品中的涂覆量在50%以上的结构膜和30%以上的内饰膜耐磨性都没有问题，而涂覆量只有25%左右的网格膜，耐磨性没有过关。国外网格膜树脂涂覆量都在30%以上，且多为覆膜，树脂膜均匀，膜的厚度至少可以达到100μm。提高树脂涂覆量，是改善膜材料耐磨性的有效措施。3.8.12耐曲折性能膜材料在安装和使用过程中，会受到反复曲折的作用，如：在生产工厂和施工工地，可能会受到反复的挠曲；服役过程中的风力可会造成膜材料在金属夹板处反复弯折会使涂层损坏，甚至纤维的破坏，直接导致膜材料的损坏或劣化。日本膜结构协会标准MSAJ/M03中采用“反复弯折”和“揉搓”两个试验方法对膜材料的耐曲折性能进行评价。“反复弯折”试验是使用MIT耐折强度试验仪将试样从垂直状态向-135°到+135°方向反复弯折1000次，再测试其拉伸强度保留率的方法。“揉搓”试验是使用Scott-type试验仪将试样的两端在夹持在两个夹具上，其中一端的夹具夹板不夹紧，对试样涂层表面施加10N载荷，另一端夹紧。夹紧端做往复运动，使试样在未夹紧端的夹板间往复，对试样进行摩擦，往复1000次，观察试样表面有无涂层剥落、涂层开裂等异常情况，又称“折磨”试验。编制组对膜材料在服役过程中的受力情况进行了分析研究，认为这两种方法与实际过程中膜材料的受力情况差别较大，膜材料通过金属压板和钢结构件进行连接，在风力作用下膜材料上下鼓动，金属压板处的膜材料可能会受到反复的弯折、揉搓和挤压作用，是一个“复合”的弯折揉搓过程，单一的“反复弯折”或“揉搓”试验还不能反映出膜材料的实际受力状况。通过调研和查阅资料，参考皮革耐曲折牢度的试验方法，制订了膜材料耐曲折性能的试验方法并通过验证试验给出了指标。耐曲折试验是一个较为苛刻的试验，膜材料被对折翻转夹持在夹具内，对翻转折叠的部位施加反复的揉搓和挤压作用力，折叠处的曲率半径很小，对于膜材料的柔韧性、耐磨性、耐反复挤压和反复扭转等性能是一个严峻的考险。经过曲折试验后，膜材料可能出现以下三种情况：——断裂。基布中纤维断裂，膜材料上出现贯穿的裂缝或破洞；——脱皮。涂层脱落或开裂，基布中纤维暴露或表面纤维有断裂；——无破损。未出现上述情况。标准规定“经1000次曲折应无脱皮，5000次曲折应无断裂。”这个要求较日本膜材料协会标准MSAJ/M03中揉搓试验“1000次，无涂层剥离开裂”要严苛。3.8.13耐低温弯曲在低温条件下保持膜材料的性能是很重要的，对于玻璃纤维膜材料而言，玻璃纤维的聚四氟乙烯的耐低温性能都非常好，通常-25℃的低温条件是没有特别的问题的，但如果涂层材料中含有增塑剂或添加较多的其他组分，就会影响其耐低温性能。耐低温弯曲试验方法按照GB/T18426《橡胶或塑料涂覆织物低温弯曲试验》。根据气候带的划分，我国最冷的地区为内蒙古东北部和黑龙江最北部的寒温带地区，其次为东北、西北和华北北部的中温带地区，选择-25℃的低温条件主要考虑我国境内中温带地区可能出现的低温范围，标准中也规定用于寒温带地区，试验的低温条件为-35℃。从验证试验结果看，国产膜材料在-25℃温度下4h，再经规定的重力和曲率半径的条件下弯折，表面均未出现异常。3.8.14耐紫外老化性能膜材料作为建筑材料，在长期的服役过程中，要经受太阳光的暴晒，太阳光是电磁辐射，光子跨越很宽的波长范围，其中波长范围在300nm～400nm的紫外线(UV)辐射是造成膜材料劣化的主要因素。本标准采用GB/T16422.2-2022《塑料实验室光源暴露试验方法第2部分：氙弧灯》人工加速老化试验，考核膜材料和膜材料焊缝在紫外光辐照下的劣化程度。人工加速老化试验中，紫外线的辐照度值（对应于室外的紫外线剂量）是关键参数。在本标准的研制过程中，我们试图查找我国境内主要城市的年平均紫外线辐照度数值，但没有找到这样的数据。根据日本老化测试中心从1994年到1997年测得的室外数据，日本境内波长范围为300nm～400nm的紫外线辐照度，年平均值约为300MJ/m2，美国佛罗里达州的紫外线辐照度每年平均值为308MJ/m2（300nm～385nm）。考虑到日本与我国上海到东北地区的纬度值相近，佛罗里达州与我国华南地区的纬度相近，估计我国年平均紫外线辐照度值约300MJ/m2，考虑到空气污染的情况，实际的紫外线辐照度值要低于300MJ/m2。因此本标准按照1年室外暴露期间的紫外线辐照度值为300MJ/m2，平均温度为20℃计算人工老化的紫外线辐照度值。本标准采用GB/T16422.2-2022《塑料实验室光源暴露试验方法第2部分：氙弧灯》标准中方法A：配置日光滤光器的暴露（人工气候老化按GB/T16422.2—2022中表3循环序号1或表4循环序号4的暴露循环条件，见表3.8-6。表3.8-6膜材料氙弧灯紫外老化试验条件[方法A：配置日光滤器的暴露（人工气候老化）]℃℃%W/m1 --GB/T16422.2—2022表4℃℃%W/m4——--采用该加速老化条件，黑标温度65±3或黑板温度63℃±3℃,是室外暴露温度（平均温度20℃)的3.2倍。根据日本提供的实验数据，温度影响因素按0.7的折扣，确定温度系数为2.2，加速老化下紫外辐照度值135MJ/m2（一年自然辐照度值300MJ/m2除以温度系数2.2对应于室外自然暴露一年的辐照度值。加速老化仪器的紫外辐照功率为60W•h/m2，换算为焦耳，1瓦时=3600焦耳，1小时的辐照度值为216kJ/m2，135MJ/m2的辐照度值，需要加速老化625小时，约26天。也就是说在本标准给出的试验条件下加速老化26天，相当于自然老化一年。考虑到试验成本、时间和可接受的因素，标准中给出了最低的辐照度值暴露要求为270MJ/m2，相当于自然老化两年。同时，为满足各相关利益方的更高要求，标准中也明确了“相关利益方也可商定更高的紫外辐照度值暴露条件和暴露后拉伸强度的保留率。”3.8.15可见光透射比和可见光反射比膜材料具有一定的透光率，白天在正常的太阳光照条件下，膜结构内部可以采用自然光无需辅助照明，且其透光率不像玻璃那么高，不会产生玻璃那样刺眼的强光，光线柔和舒适。膜材料具有较高的反光率，这使得膜结构白天在太阳光的照射下非常醒目，展现其独特优美的造型，夜晚在各种灯光映照下展现其妩媚动人的身姿，形成都市一道美丽的风景。正是由于膜材料所具有的光学特性，使得膜结构成为集建筑与景观一体的结构形式。本标准给出了膜材料的可见光透射比（即透光率）和可见光反射比（即反光率）要求。可见光透射比是指在可见光光谱（380nm～780nm）范围内，材料透过的光通量与入射的光通量之比。材料透光率越大，表明可以透过的光越多。可见光反射比是指在可见光光谱（380nm～780nm）范围内，材料反射的光通量与入射的光通量之比，反光率越大，物体看上去越明亮越醒目。材料的光学性能与其颜色有很大的关系，白色是所有颜色的光都能反射，吸收较少，而黑色是所有颜色的光都能吸收，反射较少。考虑到聚四氟乙烯材料的特性，刚生产出来的膜材料并不是纯白色的，而是呈棕色，经过太阳光的暴晒后会逐渐变成白色，为了统一尺度，本标准规定先经33.7MJ/m2紫外辐照度值暴露后，再进行可见光透射比和可见光反射比的测试。采用GB/T16422.2-2022《塑料实验室光源暴露试验方法第2部分：氙弧灯》表4中循环序号4的循环暴露试验条件，紫外辐照度值33.7MJ/m2，氙灯暴露试验时间为156h，约6.5天，按照3.8.14中的推算，相当于自然暴露三个月的时间。如果膜材料难以晒白会影响到这项性能。从对膜材料的验证试验结果可以看出，膜材料本身具有一定的透光率（可见光透射比在膜结构内部，可以通过太阳光进行自然采光。膜材料的透光率与面密度有关，面密度越大，透光率越小。同时膜材料具有较高的反光率（可见光反射比这使得膜结构白天在太阳光的照射下非常醒目。膜材料的反光率与面密度有关，面密度越大反光率越大。膜材料对可见光的吸收率较低，最低的只有3%，说明大部分的可见光或穿透膜材料或被膜材料反射，而被膜材料吸收转化成热量的很少。这个值略低于普通玻璃的可见光吸收率（普通玻璃在10%左右）。3.8.16透气率透气性是空气透过织物的性能，以在规定的试验面积、压降和时间条件下，气流垂直通过试样的速度表示，也称透气率，常用单位为mm/s。内饰膜主要用于室内装饰和吊顶，作为建筑内饰材料，具有一定的透气性，可以很好地向外界传播人体发出的热量、水汽和二氧化碳，会使室内的人感觉更清爽舒适，减少憋闷感。试验方法采用国家标准GB/T5453《纺织品织物透气性的测定》，压降是空气赖以流动的必要条件，压降是透气率测试的关键参数。GB/T5453中给出的试验条件推荐值为：试验面积20cm2压降100Pa服用织物200Pa产业用织物标准中也明确：如果上述压降达不到或不适用，经有关各方协商后选用50Pa或500Pa，也可选用5cm2、50cm2或100cm2的试验面积。膜材料的透气率与基布的结构和树脂涂覆量有关。考虑到膜材料表面涂覆有致密的聚四氟乙烯树脂，比通常的织物硬挺，试验面积过小难以操作，不易容易实现，本标准规定试验面积选择100cm2。验证试验选择了200Pa和500Pa两种压降分别进行，试验结果（见表4.15）表明：两种压降条件下都可以得到膜材料的透气率，对同一样品，压降大测得的透气率大。考虑到200Pa的压降条件完全可以适用，为了保持和其他产业用织物试验条件的一致，本标准选择了200Pa的压降。膜材料的透气率与基布结构和树脂涂覆量有关。基布织造疏松、树脂涂覆量少，织物透气性就好，透气率大。反之，透气率就低。从验证试验结果（表4.15）中也可以看出单位面积质量高、涂覆量高的膜材料透气率明显要低于涂覆量和单位面积质量低的膜材料。但基布结构和树脂涂覆量又与膜材料的拉伸强度、撕裂强度、耐磨性、耐曲折性能等密切相关，因此要综合各种因素来平衡膜材料的各项性能。根据验证试验结果，本标准给出了内饰膜的最低透气率要求，对透气性能有更高要求的可由供需双方商定。3.8.17燃烧性能本标准对内饰膜规定了燃烧性能的要求。内饰膜用作室内装饰和吊顶材料，对内饰膜提出燃烧性能要求，有助于提高膜结构和建筑的防火安全性。强制性国家标准GB8624—2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》中对将材料分为两大类：建筑材料和建筑用制品。内饰膜属于其中的建筑用制品类，建筑用制品又分为四类：窗帘幕布、家具制品装饰用织物；电线电缆套管、电器设备外壳及附件；电器、家具制品用泡沫塑料；软质家具和硬质家具。GB8624—2012中的表5给出了窗帘幕布、家具制品装饰用织物燃烧性能等级和分级判据。本标准规定内饰膜燃烧等级应达到GB8624-2012中“建筑用制品B1级”，B1级属于难燃材料（制品），是建筑用制品类材料燃烧性能的最高等级。GB8624-2012的表5对B1级的分级要求为“氧指数OI≥32.0%，垂直燃烧损毁长度≤150mm，续燃时间≤15s，续燃时间≤15s；燃烧滴落物未引起脱脂棉燃烧或阴燃”。从验证试验玻璃纤维膜材料达到难燃B1级完全没有问题。按照GB/T5454《纺织品燃烧性能试验氧指数法》进行氧指数试验时，在氧指数OI≤35.0%时，点火器完全无法点燃试样，当氧指数OI达到36.0时，点火器可以点燃试样，但一旦点火器离开，试样的火立即熄灭。可以判断氧指数OI≥35.0%。按照GB/T5455《纺织品燃烧性能垂直方向损毁长度阴燃和续燃时间的测定》测定垂直燃烧时，点火器在12s内无法点燃试样，不存在损毁长度、续燃时间、阴燃时间及燃烧滴落物的情况。3.8.18可焊性膜结构的空间曲面是由许多平面膜材料经裁剪设计拼接而成，同时相对于大跨度的膜结构，膜材料的幅宽也是比较小的，因此，膜片之间需要进行拼接。膜材料的拼接可以有使用化学粘接剂的粘接、热熔焊接和机械缝合几种。由于粘接要使用化学粘接剂，耐久性较差，在膜结构中不采用。机械缝合易造成膜材料表面孔洞，使膜材料截面削弱或孔洞易造成渗水等，也很少采用。膜结构中的膜材料通常是采用热合焊接的方法进行拼接的，膜材料的可焊性对于膜材料至关重要。焊接时受热合温度的影响，膜材料可能会收缩变形，造成膜材料的局部老化，焊接温度越高热压时间越长，对膜材料的损伤就越大，同时焊接部位也可能存在应力集中，因此焊接后的强度很难达到膜材料的初始强度。膜材料的可焊性通过焊接焊缝强度来进行评价。标准中对于结构膜的可焊性给出了5项要求：1.“焊缝初始拉伸强度应不低于膜材料初始拉伸强度的80%，且不应发生焊接破坏或涂层剥离”，此项要求是按照CECS158：2015第7.0.6条有要求给出的；2.“焊缝高温拉伸强度（70℃)应不低于初始焊缝拉伸强度的80%”，此项要求是根据验证试验的结果给出的。日本膜材料协会标准MSAJ/M03中对于焊缝高温拉伸强度给出了两个温度条件下的指标要求：150℃不小初始焊缝拉伸强度的60%，260℃不小于200N/cm。编制组经过讨论，确定本标准中所有的高温试验（包括膜材料高温拉伸强度、膜材料和焊缝拉伸蠕变等）均以只考虑夏季高温辐射温度的70℃为条件，不考虑火焰辐射温度。3.“焊缝湿态拉伸强度（浸水72h）应不低于焊缝初始拉伸强度的80%”，此项要求与日本膜材料协会标准MSAJ/M03中的焊缝要求一致。4.“焊缝拉伸蠕变应符合7.2.6的要求”，7.2.6是膜材料拉伸蠕变有要求，也就是说焊缝拉伸蠕变的要求与膜材料相同，这与日本膜材料协会标准MSAJ/M03中的焊缝要求一致。（试验条件两个标准不同，要求指标不同）5.“经波长300nm～400nm范围内的紫外辐照度值270MJ/m2暴露后，焊缝拉伸强度应不低于焊缝初始拉伸强度的80%”。此项要求宜按照验证试验的结果给出，目前试验仍在进行中，待结果出来后再最后确定。采用焊接的方式将膜材料连接在一起，实际是两个膜材料表面的连接，焊缝拉伸强度实际上是两个表面之间的拉伸剪切强度，因此焊缝的宽度对焊缝拉伸强力是有影响的，特别是对于拉伸强度较高的膜材料，如果焊缝宽度太小，焊缝能够承受的拉伸剪切强力低于织物的拉伸断裂强力，则就会在焊接处或在涂层与织物界面发生剪切破坏。因此本标准对根据膜材料的拉伸强度规定了最小焊缝宽度：“A类结构膜和网格膜焊缝宽度不小于75mm，B类结构膜和内饰膜不