[发明专利]建筑膜结构体及其制造方法

说明书

相关申请

本申请要求2007年3月23日提交的美国临时申请No.60/896,664、2007年3月24日提交的美国临时申请No.60/896,904、和2007年3月26日提交的美国临时申请No.60/908,057的优先权。将这些申请的教导全部引入本文作为参考。

背景技术

建筑膜，也称作张力或张拉结构体，正越来越多地用于建造机场、储存设施、竞技场、活动中心、运动或集会场地、穹顶、博物馆、房屋等。建筑膜在屋顶(roofing)、天棚、悬挑(overhang)和其它围护(envelope)结构体中提供了极大的设计灵活性。它们可常规地制成各种形状。还可利用预组装的模块。

引入了建筑膜的现有设计的实例包括加拿大卡尔加里的TalismanCenter、英国的Millennium Dome、丹佛国际机场、气承式屋顶例如在印第安纳波利斯RCA dome中使用的屋顶、以及许多其它实例。

可以使用已知的技术、规范和工业标准，例如由美国测试和材料协会(ASTM)提出的那些来表征建筑膜的照明、能量、耐久性或声学性质、以及耐火性能。例如，可使用ASTM E424确定透光率和光谱反射率；可使用ASTME-90确定声学性质；且可使用ASTM E-108或ASTM E-84确定防火性能。

现有的建筑膜包括由Saint-Gobain Corporation提供的已知名称为 的那些。通常， 建筑膜是基于纺织的 涂布的玻璃纤维织物。在实际的安装中， 建筑膜经常与一种或多种设计用于例如使声学干扰最小化的额外衬里一起使用。例如，在可得自www.birdair.com的Birdair′s Technical Specification & Fabric Characteristics中描述了若干类型的 建筑膜的特征，将其教导全部引入本文作为参考。

通常，基于建筑膜的围护比永久性结构体轻，可以更容易地安装和拆除，并趋向于耐得住破坏力例如地震。

建筑膜的设计通常考虑一些与在设计常规建筑物时所考虑的标准相同的标准，例如基本负荷、风压和其它标准。这样的标准由具有管辖权的地方建筑法规或样板规范规定。另外，设计方法还可以包括涉及膜的张力几何结构、形状产生、双轴性能、应力和结构分析等的原理。

随着对节约能源和“绿色”建筑材料及实践的日益增长的需求，仍存在对这样的轻质建筑膜的需要，其在通常使用其的设计和应用中保持灵活性并仍提供改善的透光率和良好的热绝缘。还存在对具有改善的声学性质和高的反射率例如UV反射率性质的系统的需要。

发明内容

本发明总体上涉及可用于建筑和/或结构织物应用中的结构体。本发明的许多优选方面涉及包括具有绝缘或透光性质，并优选具有绝缘和透光性质两者的材料的建筑膜结构体。

可引入到本发明的建筑膜结构体中的材料包括气凝胶和其它材料，例如多孔如微孔或纳米孔(nanoporous)材料。在具体实例中，所述材料是粒状的。在其它实例中，所述材料是单块(monolith)或是复合材料。在另外的其它实例中，所述材料具有随着负荷和/或压缩而基本上保持不变并且优选下降的热导率(k值)。在进一步的实例中，所述结构体包括承重绝缘体。

在本发明的具体实施中，所述建筑膜结构体为多层结构体。例如，所述结构体包括：第一层，第二层，以及在所述第一层和第二层之间的材料例如单块气凝胶或颗粒气凝胶、或者气凝胶复合材料。还可以采用其中气凝胶或另外的合适材料粘附或以其它方式固定于单一的层上的布置。

本发明的方面还涉及具有随着负荷和/或压缩而基本上保持不变或减小的热导率或k值的建筑膜结构体。

在许多实施中，本发明的建筑膜具有如下性质中的一种或多种：大于0.25％，优选大于0.5％，且最高达0.80％和更高的透光率；至少60％，优选至少70％，更优选80％和更高的反射率；至少0.05的太阳得热系数；3～38的R值；和/或如下进一步所述的其它性质。

本发明的实施方式还涉及制造建筑膜结构体的方法。在一个实例中，所述方法包括将气凝胶材料固定在第一层和第二层之间。

本发明的实施方式可以用在建筑或结构围护例如屋顶、顶篷、墙、悬挑、气承式结构体如气垫或气枕、以及其它建筑元件中，其中本文公开的结构体 可以替代由柔性的、涂布的或层压的结构织物或膜制成并且可以满足强加的负荷要求并将该负荷传递至支承元件的现有建筑膜。