首頁 > 建構(gòu)研究 > 外墻表皮 > 塑料板材/膜材 > 亞克力板（PMAA） > 經(jīng)歷了時間考驗的塑料——有機玻璃（PMMA）
2017-06-28 19:16:35
德國慕尼黑第20屆奧林匹克運動會體育場
位于德國慕尼黑的第20屆奧林匹克運動會體育場館是一組異常奇妙的建筑，于1972年完工。覆蓋體育場館的屋面以索網(wǎng)結(jié)構(gòu)形成類似于現(xiàn)在常見的拉索薄膜結(jié)構(gòu)。
與索網(wǎng)結(jié)構(gòu)同樣奇妙復雜的是其以PMMA（有機玻璃）作為屋面的材料，由此產(chǎn)生了這種特殊的透明帳篷。為支撐大塊的PMMA板，采用了類似于現(xiàn)在常見的點支式玻璃結(jié)構(gòu)。為適應PMMA的伸縮變形在兩塊板材間設置了排水溝，排水溝的錯縫設計同樣成了屋面的裝飾語言。
依山就勢的體育場及其透明的帳篷式屋面
覆蓋著透明的帳篷式屋面的體育場周邊休憩空間
透明的帳篷式屋面形成的光影
從外觀看，索網(wǎng)結(jié)構(gòu)與現(xiàn)在常見的張拉索膜結(jié)構(gòu)形式基本類似。
每組2條鋼索組成的索網(wǎng)
整個體育場館覆蓋的帳篷式屋面面積達7.5萬m2。在安聯(lián)足球場啟用前，其主體育場一直是拜仁隊和1860隊的主場。體育場地被郁郁蔥蔥的樹林包圍，與周圍的自然環(huán)境融為一體，體現(xiàn)了20屆奧林匹克運動會的理念：便于到達的、綠色自然環(huán)境中的奧林匹克，靈感和運動的盛會。
谷歌地球中的德國慕尼黑奧林匹克運動會體育場、體育館、游泳館及其周邊服務設施
體育館及游泳館外屋面形成的大規(guī)?；铱臻g是節(jié)假日活動的戶外場所
整個體育場由建筑師岡特·貝尼斯（GunterBehnisch）等負責總體規(guī)劃，集建筑師和結(jié)構(gòu)工程師于一身的弗雷·奧托（Frei Otto）則具體完成了體育場的建筑。弗雷·奧托以輕型結(jié)構(gòu)設計聞名于世，由于其在建筑中創(chuàng)新性的結(jié)構(gòu)和技術應用，他獲得了2015年普利茲克建筑獎，不幸的是他于頒獎典禮前兩個月去世。
PMMA（有機玻璃、亞克力）
讓我們重新來了解一下有機玻璃的基本知識。有機玻璃、亞克力（acrylic）均是PMMA（Polymethyl methacrylate）的俗稱，PMMA學名聚甲基丙烯酸甲酯，其研究開發(fā)距今已有百年的歷史，它是一種廣泛使用的熱塑性塑料。
PMMA的主要特點有：
①質(zhì)輕高強，其密度約為玻璃的一半，但抗沖擊強度約為等厚玻璃的5倍。而且，即使發(fā)生破損的情況，也不會四處散射。
②具有極佳的的透光性，3mm厚的薄板透光率可達92%，加工中可根據(jù)需要進行染色、乳化以降低透光度。
③具有優(yōu)異的化學穩(wěn)定性和耐候性，抗紫外線、易染色、易加工、質(zhì)地堅硬（現(xiàn)有塑料產(chǎn)品中最硬的），即使長時間在室外日光照射、風吹雨淋情況下性能也不易發(fā)生改變。
④隔熱性更好，其導熱系數(shù)為0.17~0.22W/（m·K），約為玻璃的1/4。
⑤防火性能一般，但在火災受熱條件下，板材向火源外收縮，這種特性可使煙氣外溢，燃燒時不產(chǎn)生有毒氣體（在完全燃燒的情況下，生成碳酸氣體和水蒸汽）。
⑥PMMA受熱或加熱至100℃左右時即開始軟化，性能發(fā)生變化，故應避免用于環(huán)境溫度較高處。
⑦PMMA表面硬度相對較差，與金屬中的鋁相當，故運輸施工時應注意成品表面的保護，避免磨損。
⑧PMMA的熱膨脹系數(shù)較大，為0.07mm/m·K，約為玻璃的8倍，因此構(gòu)造設計中應考慮其伸縮的余地，常采用夾固構(gòu)造，采用鉆孔、螺釘固定時需注意放大開孔尺寸。
⑨耐溶劑性能差，不耐酸堿更不耐酮類、氯代烴和芳烴等，如甲苯、乙酸乙烯、丙酮等可以使它溶解。
⑩易于回收利用。
PMMA廣泛應用于機械、電子、建筑、交通、家居等各個領域，日常生活中常見的有交通信號燈、交通工具上的擋風玻璃、燈罩、特種防彈板、廣告燈箱、標牌、衛(wèi)浴潔具、文化用品、工藝品、光學元件等。
PMMA在建筑中常用為采光構(gòu)件、透明屋頂、圍護墻板、中小學及幼兒園建筑用玻璃替代品等，國內(nèi)建筑中最為常見的PMMA產(chǎn)品為四棱錐（金字塔）型、球形（魚眼）單元式采光頂。
PMMA產(chǎn)品通?？梢苑譃闈沧濉D出板和模塑料，板材可以加工為平板、波紋板、穿孔板等，常規(guī)板材厚度為2~30mm，用于水族館水箱時厚度可達80~200mm。板材尺寸隨生產(chǎn)廠商條件確定，大板尺寸可達2 mⅹ6m。
PMMA保養(yǎng)清潔時常用軟布和1%肥皂水洗凈以避免磨擦靜電。
慕尼黑奧林匹克運動會體育場的構(gòu)造細部
為適應柔性索網(wǎng)的晃動引起的變形以及PMMA板材的熱漲變形，PMMA的細部構(gòu)造與常見的點支式玻璃雖然原理類似，但具體構(gòu)造方式還是差異巨大。
慕尼黑體育場館的PMMA板間接縫及排水系統(tǒng)，這些橡膠排水溝也自然地成為消化脹縮變形的工具。每塊面板的支點數(shù)量較多，四周金屬邊框，與常見的點支玻璃形成有一定的差別。
慕尼黑體育場館PMMA板材的橡膠支座，可適應更大得熱漲變形以及索網(wǎng)晃動引起的變形。
雙向拉索的交接細部
從外側(cè)看固定PMMA板材的構(gòu)造
慕尼黑奧林匹克游泳館的屋面構(gòu)造（PMMA板材厚度10mm）
（其它開敞場館的PMAA屋面等同于于本構(gòu)造的外層屋面）
慕尼黑第20屆奧林匹克運動會體育場館是建筑中大面積運用PMMA的優(yōu)秀代表，經(jīng)過40多年的實踐檢驗，PMMA板材不僅沒什么損壞的，還保持著極高的透明度，證明了PMMA的優(yōu)良耐候性能。
2010上海世博會英國館
由建筑師Thomas Heatherwick設計的2010上海世博會英國館最為引人注目之處是其刺猬狀（蒲公英狀）的表皮肌理，它是由6萬根內(nèi)段包覆著植物種子的透明亞克力桿組成，這些觸須狀的桿件內(nèi)側(cè)頂端帶有細小的彩色光源，可以通過控制系統(tǒng)形成類似于光纖燈的多種顏色、圖案。這些長長的懸挑桿件隨風輕微搖動，顛覆了傳統(tǒng)的建筑形象。
2010上海世博會英國館模型
夜晚的上海世博會英國館，有如光纖燈的照明。
挑出的桿件隨風晃動，與光纖燈結(jié)合，給立面帶來了更多不確定性。
面向室內(nèi)的亞克力桿中包覆著各種各樣的種子
透明的、熱熔性的材料可以將其它的東西如種子、木絲置入其中形成特殊形式的“琥珀”狀材料，這種材料可以更多地作為建筑飾面、日常用品的材料。
塑料受原料及生產(chǎn)工藝的影響大，且僅從外觀上難以判別其成分和質(zhì)量。大部分塑料的耐候性、耐久性相對許多無機材料來說沒什么優(yōu)勢，在建筑外墻及屋面中選用時特別應注意選擇有質(zhì)量保證的產(chǎn)品，并向生產(chǎn)廠商索要相應的年限保證。
建筑中常用的塑料板材除了PMMA外，另一種與其外觀效果、用途非常類似的材料是PC（聚碳酸酯），二者之間有何同異？以后我們再請專家來分析。
0/250
