在日本,所謂PTFE膜材是指積極地利用膜狀材料,并在結(jié)構(gòu)及建筑設(shè)計(jì)上能充分表現(xiàn)PTFE膜材的特點(diǎn)的結(jié)構(gòu)形式。膜面的更大特點(diǎn)是透光性,使內(nèi)部空間非常明亮。PTFE膜材隨著其規(guī)模的擴(kuò)大可以與其它結(jié)構(gòu)形式共同構(gòu)成一種復(fù)合結(jié)構(gòu),例如PTFE膜材與鋼結(jié)構(gòu)復(fù)合成為鋼結(jié)構(gòu)的PTFE膜材,與鋼纜復(fù)合成為鋼纜PTFE膜材。
PTFE膜材是氟化乙烯樹脂織成玻璃纖維布,具有不燃性、耐久性、不易受污染的特點(diǎn),用途極為廣泛,用PVC材料織成的纖維布則更為經(jīng)濟(jì),目前也在廣泛使用。
在日本,PTFE膜材建筑的發(fā)展實(shí)屬不易。根據(jù)日本的建筑基本法,PTFE膜材的實(shí)現(xiàn)相當(dāng)困難,特別是將其作為一般的永久性建筑材料來對(duì)待是經(jīng)過很長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展才實(shí)現(xiàn)的。日本的建筑基本法是在很久以前制定的,當(dāng)時(shí)沒有考慮將膜材料作為屋面材料,因此PTFE膜材便不能正式成為屋頂材料。
1970年日本大阪的萬國(guó)博覽會(huì)是日本PTFE膜材發(fā)展的開端。當(dāng)時(shí)在歐洲,PTFE膜材作品已經(jīng)很多,許多日本的建筑師、結(jié)構(gòu)工程師為PTFE膜材的魅力所傾倒,為其在日本實(shí)施利用付出了巨大的努力。但按日本建筑基本法,博覽會(huì)建筑屬臨時(shí)性建筑設(shè)計(jì)荷載也可大幅度降低,并且可以從一般的永久性建筑所受到的防火、結(jié)構(gòu)等法律問題的局限中解脫出來。因此建筑師與結(jié)構(gòu)工程師便朝著充分利用PTFE膜材的曲面自由度方向發(fā)展。
日本的設(shè)計(jì)荷載必須符合建筑基本法的規(guī)定,如風(fēng)速規(guī)定為60m/s。在日本北部和日本海沿岸雪荷載為450kg/m2。在太平洋沿岸則有60kg/m2。博覽會(huì)建筑因?yàn)槭桥R時(shí)性建筑(后改為一年拆掉),設(shè)計(jì)雪荷載為5年一遇,因而標(biāo)準(zhǔn)可以有所降低。大阪博覽會(huì)的富士大廳設(shè)計(jì)成"氣米"結(jié)構(gòu)(設(shè)計(jì)人:村田豐);休息大廳的屋頂為蘑菇狀的,可以開閉(設(shè)計(jì):沖種郎);節(jié)日廣場(chǎng)屋頂是由兩層空氣膜做成的象云一樣的屋頂(設(shè)計(jì):神谷宏治、福田朝生)。在外國(guó)館中,美國(guó)館采用的低矢高的PTFE膜材是大規(guī)模穹頂形式的原型。
萬國(guó)博覽會(huì)后,日本PTFE膜材的發(fā)展一直處于低整狀態(tài)。在法律上PTFE膜材始終被看成一種臨時(shí)性建筑材料,不允許永久性建筑中使用。因此,PTFE膜材便只適用于類似博覽會(huì)建筑等特殊情況。
在日本,永外性建筑的結(jié)構(gòu)材料必須是不燃性的,且對(duì)其建筑材料的耐久性和強(qiáng)度都有要求。因此PTFE膜材只能用于臨時(shí)性建筑。但在這個(gè)時(shí)期,通過若干次博覽會(huì),PTFE膜材得到了進(jìn)一步研究,膜材料也經(jīng)過多次試驗(yàn),逐步確立了PTFE膜材的設(shè)計(jì)方法,在這個(gè)時(shí)期,進(jìn)行了大量的PTFE膜材的結(jié)構(gòu)分析,并借助于電子計(jì)算機(jī),對(duì)PTFE膜材的形態(tài)及膜材料的非線性特征作了大量研究,關(guān)于膜面皺折、形狀及接合處的分析已經(jīng)是很普及了。
1982年,美國(guó)開發(fā)了一種由新型材料PTFE織成的玻璃纖維膜,并通過不燃性實(shí)驗(yàn)使之在美國(guó)被獲準(zhǔn)使用。由于這種新材料的出現(xiàn)。在80年代后半期,美國(guó)建起了大量的PTFE膜材體育館??諝怦讽敚╝ir dome)的建筑就蓋起了七座,充分體現(xiàn)了PTFE膜材的功能優(yōu)勢(shì)。在日本,很好的次將PTFE膜材與其他傳統(tǒng)建筑形式同等對(duì)待的建筑實(shí)例是東京棒球場(chǎng),這是一個(gè)半卵形建筑,建設(shè)主管部門整整用了3年時(shí)間才批下這個(gè)項(xiàng)目。在這段時(shí)間,建設(shè)省前后共召集了160多名專家,組成多個(gè)委員會(huì),對(duì)PTFE膜材的安全性進(jìn)行了全面的探討,并專門蓋了一幢實(shí)驗(yàn)樓,PTFE膜材終于進(jìn)入實(shí)際建設(shè)的軌道。因此,在日本,官方是在1984年才正式承認(rèn)PTFE膜材為永久性建筑形式。以此為契機(jī),PTFE膜材逐漸為公眾所了解,大空間結(jié)構(gòu)所采用的膜材料受到了公眾矚目,從而使具有新空間概念的結(jié)構(gòu)建筑得到公眾的承認(rèn)。但PTFE膜材建筑仍被視為特殊建筑,必須通過建設(shè)省下屬的日本建筑中心的審查,并經(jīng)由建設(shè)臣特別批準(zhǔn)才能施工。