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什么是ETFE膜?为什么它是建筑师最喜欢的高分子材料?

什么是ETFE膜?为什么它是建筑师最喜欢的高分子材料?
什么是ETFE膜?为什么它是建筑师最喜欢的高分子材料?, The Shed / Diller Scofidio + Renfro and Rockwell Group. Image © Iwan Baan
The Shed / Diller Scofidio + Renfro and Rockwell Group. Image © Iwan Baan

一直以来,建筑师大多视塑料高分子材料为次要的建筑材料,可以做高性能的厨房面材,却不能实际应用于建筑整体。但随着技术进步带来的材料性能的提升,高分子材料开始被重视,并成为建筑师工具箱里一种有用的工具,其中一种被广泛应用的含氟高分子材料就是ETFE(乙烯-四氟乙烯共聚物)。它第一次为公众熟知是在2008年奥运会,PTWArchitects将其用在水立方的表面。现在,建筑师意识到了膜材料所表达的新的美学效果,并可以替代其他更昂贵的透明和半透明材料。其最近一次在公众前亮相是纽约的“The Shed”艺术中心,一个120英尺(约37米)高的可移动外壳,由Diller Scofidio + Renfro和Rockwell Group设计。

© flickr user manusascorner, Licensed under CC BY 2.0 SSE Hydro Arena / Foster + Partners. Image Courtesy of Figueras Anaheim Regional Transportation Intermodal Center / HOK. Image © John Linden Watercube National Swimming Centre / PTW Architects. Image © flickr user garrettziegler, Licensed under CC BY-NC-ND 2.0 + 9

The Eden Project / Grimshaw. Image © flickr user timparkinson, Licensed under CC BY 2.0
The Eden Project / Grimshaw. Image © flickr user timparkinson, Licensed under CC BY 2.0

ETFE最早由杜邦公司于七十年代研发,作为一种轻质、阻热的薄膜,可用作航空工业中的覆盖层。从那时起,这种薄膜被零星的应用于农业和建筑领域,例如温室的覆盖层和太阳能板保护层。之后,在2001年,这种材料迎来了第一次大规模应用,作为英国康沃尔郡“伊甸园计划”(Eden Project)巨大圆形温室的表面膜材料。该项目是巴克敏斯特·富勒(Buckminster Fuller)的蒙特利尔生物圈概念的进化版。奥雅那(Arup)作为工程顾问公司,选择了ETFE,因其可靠的建筑环境调节能力,可以通过在膜上打印特定的纹理并将其层叠来调节光照,这对于建立一个适合特定植物生长的人工气候是十分必要的。另外,建筑师发现ETFE的低摩擦系数可以防止尘土粘附在表面,从而减少维护成本。

Watercube National Swimming Centre / PTW Architects. Image © flickr user garrettziegler, Licensed under CC BY-NC-ND 2.0
Watercube National Swimming Centre / PTW Architects. Image © flickr user garrettziegler, Licensed under CC BY-NC-ND 2.0

鉴于ETFE在大表面膜材料上的成功,奥雅那将其推荐到后续的赫尔佐格&德梅隆的安联球场(Allianz Stadium)以及水立方的工程中。在这些项目中,选择ETFE不仅是因其作为外墙的美学及功能特点,也是因其良好的声学性能。在这些案例中,ETFE膜层之间被充满空气,形成一个枕头状的气囊系统,可做为保温层,同时在结构上也可承受风与雪的应力。在两个体育场项目中,每个独立的气囊中都被可变色的LED点亮,创造出独特图案,使得建筑外墙可以反映出建筑内部正在进行的活动。

2015 Serpentine Gallery Pavilion / SelgasCano. Image © Iwan Baan
2015 Serpentine Gallery Pavilion / SelgasCano. Image © Iwan Baan
U.S. Bank Stadium / HKS. Image Courtesy of Minnesota Vikings
U.S. Bank Stadium / HKS. Image Courtesy of Minnesota Vikings

近几年,ETFE在体育场设计上的使用呈现井喷态势,福斯特建筑事务所的SSE Hydro Arena,360 Architecture的New Atlanta Stadium,ACXT的圣马梅斯体育场(SanMames Stadium),以及明尼阿波利斯的美国银行体育场(U.S. Bank Stadium)。在非体育建筑上,ETFE也被广泛应用,最受关注的当属SelgasCano设计的2015蛇形画廊,建筑师用了19种不同颜色的薄膜包裹了一个极简的铁质框架,来呈现一种万花筒的效果。另一个例子是KieranTimberlakeArchitects设计的伦敦美国大使馆,ETFE的鳍状凸起有助于建筑东西南三面的遮阳,同时增加进光量并防止鸟类误撞。

Anaheim Regional Transportation Intermodal Center / HOK. Image © John Linden
Anaheim Regional Transportation Intermodal Center / HOK. Image © John Linden

不同于对健康有潜在威胁的塑料,比如聚氯乙烯(PVC),ETFE既可回收又很耐久,并可以承受极端天气状况。其制造成本适中,并且制造过程耗能很少。其轻质的特性又使其运输成本很低。由于其可塑性,ETFE在应对如地震等自然灾害时表现良好,阻燃性又可防火。

CEPSA Service Station / Saffron Brand Consultants + Malka+Portús arquitectos. Image © Montse Zamorano
CEPSA Service Station / Saffron Brand Consultants + Malka+Portús arquitectos. Image © Montse Zamorano

塑料高分子材料似乎已经成为一种被广泛接受的实用又成功的建筑材料,ETFE已经在很多建筑项目上证明了其良好的性能。现在是由建筑师来继续探索这些材料新用法的时候了。

翻译:马然

SSE Hydro Arena / Foster + Partners. Image Courtesy of Figueras
SSE Hydro Arena / Foster + Partners. Image Courtesy of Figueras
关于这位作者
引用: Lynch, Patrick. "什么是ETFE膜?为什么它是建筑师最喜欢的高分子材料?" [What is ETFE and Why Has it Become Architecture's Favorite Polymer?] 25 4月 2019. ArchDaily. (Trans. Shu, Yuekang) Accesed . <https://www.archdaily.cn/cn/915494/shi-yao-shi-etfemo-wei-shi-yao-ta-shi-jian-zhu-shi-zui-xi-huan-de-gao-fen-zi-cai-liao>

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