膜结构范文

导语：如何才能写好一篇膜结构，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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【关键词】膜结构；加工制作；施工

一、概述

膜结构是一种由高强薄膜材料及加强构件(钢结构或拉索)通过一定方式使其内部产生一定的预张应力以形成某种空间外形，可作为覆盖结构并能承受一定的外荷载的空间结构形式。膜结构以良好的自洁性、隔热性以及高强耐久、造型新奇、自重轻等优点广泛应用于各类休闲小品、轻型大跨度无柱空间或轻型屋盖建筑结构。由于膜结构是张力结构的一种，只有在一定的张力功能下，膜结构才有一定的外形和刚度，因而膜结构建筑表现了力的平衡美，是一种受力最为合理的结构形式。采用轻质膜材，同时辅以柔性拉索、轻型钢桁架的结构形式，可以很好地达到大跨度、覆盖大空间的目的。

本文主要对空间膜结构的加工制作、安装、张拉等过程中的注重事项和关键技术进行了介绍，总结了施工中需要注重的一些新问题，供广大技术人员讨论参考。

二、施工前的预备工作

工程的施工过程是由业主、设计、监理、质检等多个单位多个部门共同合作完成的，如何协调组织各方的工作和管理，是能否保证工期和施工质量的关键之一。因此，为了保证这些目标的实现，应注重以下几点，确保将各方面的工作协调好：

第一，制定设计图纸交底、安装和设计的配合等会审制度。施工单位的项目部应组织有关技术人员配合设计，充分考虑设计和施工整体安装方案的匹配，参加业主组织的图纸交底会审等协调工作。

第二，建立例会制度。应定时召开业主、设计、施工、监理等多方参加的例会，商讨工程施工和配合情况。

第三，制定专题讨论会。对施工中的重大技术新问题，各方的有关人员应集中在一起，共同商量解决。

第四，由于膜工程的施工技术质量要求高，故需选择技术熟练、责任心强，有经验的施工员、班组长组织各项工作，并签定施工组承包范围、质量技术要求、工期进度、平安指标等责任书。根据工程需要，劳动力要合理调配，杜绝窝工现象。

三、建筑材料的加工制作过程

（一）钢结构的加工制作

膜结构工程中，主要的建筑材料就是钢材和膜材。对于钢结构，其主要加工流程包括：进料开料检验拼装焊接除锈编号包装出厂。其中注重事项有：

1．材料必须有材质合格证书。

2．根据设计人员所计算的每种杆件的下料长度、杆件规格进行分类堆放，以便于下一步施工。

3．根据钢管的相贯尺寸，考虑壁厚和坡口的影响，利用自动切割机自动切割相贯线。

4．在焊接过程中，为了尽量减少节点处应力集中的不良影响，支管和主管的连接焊缝应全周连续焊接并平滑过渡，若主管出现对接焊缝时，营口应刨坡口以确保焊缝焊透。

5．由质检专业人员对焊缝进行超声波探伤检验，若发现有不合格的焊缝，应作记号，并及时通知焊工进行返工。

6．主桁架和次桁架要进行预拼，组成一个单元组，并且编号。

7．对构件表面进行干喷砂除锈处理，等级，刷二遍油性防锈底漆，再涂表面面漆。

（二）膜结构的加工制作

膜材的主要加工流程包括：进料检验膜材膜片下料、编号膜片编排放样膜片初粘驳接包装。由于膜材的裁剪、包装过程都较为复杂，各种角度变化较多，且加工精度要求非常高，所以在制作过程中要加强质量管理，保证制作精度。加工时的注重事项有：

1．膜材经检验后要运进已除尘的清洁车间。在下料区、编排放样区、驳接区及三个区的连接处铺上柔质的板胶，避免膜片直接接触地面，防止磨损或者弄脏膜材。进入车间的人员必须穿洁净的衣服，换上车间专用的柔软拖鞋或只穿袜子。

2．抽样取20组膜片和背贴条样品，采用60mm宽的驳接刀，确定4组不同的驳接温度、电流、压刀时间，驳接好后进行双向拉断试验，获取最佳受力和外观的驳接数据，填好确定的数据贴在驳接机上，膜片驳接按此表数据进行驳接。其中热熔合方案应根据排水方向和膜片连接节点确定。在正式热合加工前，要进行焊接试验，确保焊接处强度不低于母材强度。

3．膜片下料按顺序要经三道程序：读取裁剪设计的坐标，取点；复核坐标，划下料线；复检坐标，落刀下料。然后贴上编号标签，抬到放样区。

由于索膜结构通常均为空间曲面，裁剪就是用平面膜材表示空间曲面。这种用平面膜材拟合空间曲面的方法必然存在误差，所以裁剪人员在膜材裁剪加工过程中加入一些补救办法是相当必要的。对已裁剪的膜片要分别进行尺寸复测和编号，并具体纪录实测偏差值。裁剪作业过程中应尽量避免膜体折叠和弯曲，以免膜体产生弯曲和折叠损伤而使膜面褶皱，影响建筑美观。

4．在放样区，对已完成下料的膜单元的所有膜片进行放样，核对无误后划骑缝线。擦拭驳接缝的膜和背贴条时要用柔软的棉质布。

5．上驳接机时，背贴条设在膜的下底面，膜片和驳接刀对中后，压平压稳膜片，使膜片在高频驳接过程中不产生移动。6．超重的膜单元，驳接时再细分，最后驳接缝用小型起重车搬移膜块，折叠包装。在包装前，应根据膜体特性、施工方案等确定完善的包装方案。如聚四氟乙烯为涂层的是玻璃纤维为基层的膜材料可以以卷的方式包装，其中卷芯直径不得小于100mm；对于无法卷成筒的膜体可以在膜体内衬填软质填充物，然后折叠包装。包装完成后，在膜体外包装上标记包装内容、使用部位及膜体折叠和展开方向。

四、现场施工的关键技术

（一）钢结构的拼装和吊装

对于钢结构，可根据构件的长度、重量选用合适的车辆运输。注重在车辆上的支点要合理，捆扎要牢固，保证在运输过程中钢构件不产生变形，不损伤涂层。

钢结构运抵现场后，施工安装顺序一般为：分段拼装吊装安装其它构件拆临时支撑钢塔架。对于一些大型的钢桁架，吊装时可利用几台汽车式吊车，分别在场内、外把主桁架及主预应力索吊到作业面上，有支承段的放在砼柱旁，并在业面上设置若干个支座。然后根据厂内预拼装情况进行焊接，焊缝质量经检验合格后涂油漆，再进行吊装；斜柱拼装后，用临时备用索固定安装斜拉桁架索，通过顶升斜柱来拉紧斜拉索，并在索上安装可调法蓝调节斜拉索的松紧。由于钢结构安装误差的大小直接影响到结构内的预应力分布，严重者甚至还影响结构的平安性，所以在安装支承钢结构前，应按规范和设计要求对钢结构基础的顶面标高、轴线尺寸做严格的复测，并作复测

纪录。

（二）膜结构的安装和张拉

在膜材运输过程中要尽量避免重压、弯折和损坏。同时在运输时也要充分考虑安装次序，尽量将膜体一次运送到位，避免膜体在场内的二次运输，减少膜体受损的机会。

膜体安装包括膜体展开、连接固定、吊装到位和张拉成形四个部分。

1．打开膜体前，在平台上铺设临时布料，以保护膜材不被损伤及膜材清洁，严格按确定的顺序展开膜体。打开包装前应核对包装上的标记，确认安装部位，并按标记方向展开，尽量避免展开后的膜体在场内移动。在展开的膜面上行走时要穿软底鞋，不得佩带硬物，以防止刺穿膜材。

2．打开膜体后，用夹板将膜材和索连接固定。夹板的规格及夹板间的间距均应该严格按设计要求安装。对一次性吊装到位的膜体，也必须一次将夹板螺栓、螺母拧紧到位。

3．目前索膜结构吊装较多应用多点整体提升法，是将已经成熟的整体“提升”技术加以改造用于索膜结构这种柔性结构的施工过程中，该工艺要求整个过程必须同步。起吊过程中控制各吊点的上升速度和距离，确保膜面的传力均匀。亦可采用分块吊装的方法，将膜体按平面位置分为若干作业块，每块膜体同样采用多点整体吊装技术，整体吊装到位。

4．未张紧的膜材在风载下轻易鼓起造成破坏，所以在整个安装过程中要非凡注重防止膜体在风荷载功能下产生过大的晃动，施工时应尽量在无风情况下进行。该阶段的任务是使膜布张紧不再松弛以承受载荷,操作上非凡要注重避免由于张拉不均造成膜面皱褶。预应力的大小由设计人员根据材料、外形和结构的使用荷载而定，要求其最低值不能使膜面在基本的荷载工况组合（风吸力或者雪荷载）下出现局部松弛，一般常见的膜结构预应力水平在1～4kN／m，施工中通过张拉定位索或顶升支撑杆实现。对伞形膜单元，一般先在底部周边张拉到位,然后升起支撑杆在膜面内形成预应力；马鞍形单元则要对角方向同步或依次调整，逐步加至设定值；而对于由一列平行桁架支撑的膜结构,惯常作法是当膜布在各拱架两侧初步固定的情况下，首先沿膜的纬线方向将膜布张拉到设计位置。在施工过程中应注重无论张拉是否能顺利到位,均不应轻易改变预先设定的张拉位置。若确定怀疑是设计新问题，则应经结构工程师探究同意后方可作出修正。

总之，安装质量的总体要求是：膜面无渗漏，无明显褶皱，不得有积水；膜面颜色均匀，无明显污染串色；连接固定节点牢固，排列整洁；缝线无脱落；无超张拉；膜面无大面积拉毛蹭伤。

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1·1材料特点

膜结构的自重特别轻。膜材的厚度一般在1mm左右,与压型钢板相比,虽然厚度差不多,但容重要小得多,即使加上加劲钢索,自重也只有10kg/m2左右,而一般的轻钢结构屋盖,其自重至少在100kg/m2以上。正因为自重轻,使膜结构能容易地跨越几百米、甚至上千米的跨度。所有膜材都是半透明的,最高透光率可达20%,因此整个建筑物在白天可以不用人工照明。同时光线能均衡地漫射,从而创立一个无眩光的、明亮的室内空间。此外浅色的膜材能反射阳光,反射率至少有70%,在夏季能大大减少热量的传递,加上没有照明用电,可充分节约能源。膜结构还有一个优点就是它的自洁性。目前所生产的膜材,其涂层或面层能使聚集在其上的灰尘轻易地被雨水冲刷掉,从而保持皎洁的外貌。

1·2设计特点

膜结构的设计与传统结构不同。膜材既轻又薄,本身没有什么刚度,只有依靠曲率和施加预张力来起承重作用。大部分膜结构的形状都是在施工过程中逐步形成的,因此在开始设计时就要确定它的初始形态,也就是在满足建筑造型和使用功能的要求下,决定膜面的初始曲率和预张力。这就需要结构工程师及早参与进来,使建筑设计和结构设计做到密切配合。在初始形态的基础上,要进行荷载效应分析,考虑各种不同的荷载组合情况下对膜结构产生的内力和变形。这时要注意:①膜材在经向和纬向的力学性能不同,要考虑材料的各向异性;②膜结构在荷载作用下变形很大,结构分析要考虑几何非线性。膜结构设计的最后一道是裁剪分析,这也是一般传统结构所没有的。膜结构完成后其膜面在空间中是三维的,然而膜材却是二维的平面,因此必须将空间的曲面划分为条状的裁剪片,以便在拼接并张拉后形成初始的膜曲面。问题的难度还在于裁剪分析中必须考虑初始预张力和膜材徐变的影响。由于以上特点,膜结构的分析与设计都要通过计算机来完成,目前国内外都已开发了专用的软件。

2膜材

2·1膜材的分类

目前最常用的膜材则是以玻璃纤维和聚酯纤维为基材分为两大类。

(1)以玻璃纤维为基材大多采用聚四氟乙烯(PTFE)为涂层,其商品名称为特氟隆(Teflon)。这种膜材的玻璃纤维一般都用很细的β纱织成,因此具有较高的强度,并能改进玻璃的脆性。此外,它在材料尺寸稳定性、耐火性和自洁性方面都有良好的表现。玻璃纤维膜材的生产厂家提出的质量保证期虽然只有10~15年,但根据工程实践的经验,使用年限可到25年。

(2)以聚酯纤维为基材采用聚氯乙烯(PVC)为涂层。与玻璃纤维膜材相比,它的强度等性能稍差,但价格便宜、加工制作容易。这种膜材最大的缺点是在大气尘埃和紫外线的作用下涂层逐渐破坏变质,严重地影响了耐久性。为改进其性能可在涂层外再加面层,从而能保护织物抵抗紫外线并改进其自洁性。常用的面层有聚偏氟乙烯(PVF)与聚偏二氟乙烯(PVDF),前者的商品名称为泰德拉尔(Tedlar)。增加面层之后,聚酯纤维膜材的各种性能都有提高,但耐火性能还只能做到难燃,使用年限可达到15年。

2·2常用膜材的性能对比

目前国内一些厂家虽然也能生产膜材,但其性能尚难达到建筑织物的要求,因此绝大部分工程所采用的膜材都是国外生产的。为了填补这个空白,国内生产厂家正在努力试制性能较高的膜材,同时还有企业正在引进国外的设备和技术来生产膜材,以期满足日益增长的膜结构工程的需求。

3制作与安装

好的膜结构制作与安装应该保证在所建的工程中实现设计中所规定的几何曲面和预张力水平。因此,一个合格的制作者应对三维膜面形状生成的要领有充分的理解,同时熟悉所加工膜材的性能。而一个合格的安装者则应在施工过程中善于控制不断变化的几何形状。膜结构的制作,大部分工作量是在工厂内完成的,因此加工制作场地必须有足够大的空间,并保持平整清洁,满足一定温湿度的要求。

成卷的膜材在工厂被裁剪成膜片,这种先进的工艺应由专门的计算机来完成,但目前国内的制作还是依靠人工放样和裁剪。由于膜材在安装时施加初始预张力而伸长,同时随着时间会产生徐变,因此在裁剪时要根据所用膜材的特性,考虑上述因素的影响,确定膜片的收缩量。膜片通过高频焊机热合加工成膜单元。对于采用聚酯纤维或玻璃纤维为基材的膜材应采用不同的焊机。各种膜材的连接方式和热合工艺也不同。膜单元运到施工现场,打开包装后展开在它的支承构件上(如桅杆、刚性骨架或索)。接着就应进行连续安装就位,将膜单元尽快固定在边缘构件或钢索上,因为这时膜结构尚不能承重,最容易受外界气候影响而导致膜面破坏。在膜单元固定的过程中,膜面实际上已经开始施加预张力而绷紧。为了使膜结构达到预定的形状,还需要采用专门的施力机具分步、均匀地对其施加预张力。膜结构中的预张力具有十分重要的作用。正因为膜材受拉使膜面减少或避免了褶皱和可能引起积水的凹坑,更重要的是预张力可以有效地控制由风产生的膜面颤振。至于膜面是否能达到设计的预张力值还是个难题,因为目前尚没有能准确测量膜面张力的仪器。实际工程中还只能以检查施力点位移是否达到设计值作为控制标准,对有代表性的施力点则应进行力值抽检,这是检查施工结果与设计假定吻合程度的一个重要手段。

膜结构竣工验收之后要十分重视维护和保养,以保证正常使用。与一般结构相比,恐怕要更强调这一点。在竣工后的一段时间内,制作安装单位应负责检查和维护,并向使用单位提供保养维护手册。膜结构的长期维护和保养还应有专人负责。

4适用工程

多年的工程实践表明,膜结构具有强大的生命力,已成为现代建筑中一种重要的结构形式。从一开始,膜结构就被应用在体育建筑中,其后迅猛发展。现在从大型的奥运会体育馆、世界杯的足球场,一直到小型的学校健身房,无不见到膜结构的踪影。近年来,世界各地的大城市都在兴建会议展览中心,对于要求一个大空间并可自然采光的展览建筑来说,膜结构就是一个理想的选择。除此之外,膜结构还经常被用在商业、文娱、交通等建筑上,甚至面积不大的加油站、收费站、候车亭、大门入口、遮阳设施乃至街头的建筑小品。然而,膜结构也不是全能的,还要受到造价、气候、能源、防火等条件的约束,因此选择膜结构的适用范围是十分重要的。

4·1遮盖敞开或半敞开建筑物

对于遮盖敞开或半敞开建筑物,膜结构是最合适的了。这首先要提到体育场,其覆盖范围已由过去仅仅是主席台发展到了全部看台,悬挑的跨度也越来越大。轻巧的膜结构为此提供了有利的条件,悬挑出四五十米跨度已不成问题。2000年世界杯,在日本和韩国建造的20座足球场中,有一半以上采用了膜结构。我国从上海八万人体育场开始,已有10多座已建或在建的体育场采用了膜结构。新近建成的芜湖体育场,是由桁架拱支承的整体张拉式膜结构。其他像露天剧场的舞台、公路上的收费站、加油站,国外用得很多,我国也开始采用。在我国南方地区,许多不需要墙围护的商场,以膜结构作为屋盖也很适宜。

4·2需要自然采光的公共建筑

对于需要自然采光的公共建筑,膜材的透光性能很好地解决采光问题,并且没有眩光,给人以一种处于大自然环境中的感觉。因此体育馆、展览馆一类的建筑采用膜结构自不待言。自从1970年以后,在美国的大型公共体育馆和大学体育馆建设中采用了一系列的空气支承膜结构,其中有代表性的是庞帝亚克市的八万座体育馆“银色穹顶”。1956年韩国汉城奥运会的体操馆和击剑馆采用了索穹顶形式的膜结构,这种索穹顶一直延续发展到1992年美国亚特兰大奥运会的主体育馆。膜结构已是国外体育馆、溜冰馆、游泳馆、健身房所常用的结构形式,在我国,目前还只限于中小型的体育建筑。

4·3展览建筑

展览建筑也是膜结构的一项热门。从1970年的日本大阪博览会开始,差不多每一次世界博览会都成了膜结构的展览。1985年在日本茨城、1992年在西班牙塞维利亚、2000年在德国汉诺威都出现了许多造型新颖、形状奇特的膜结构。2000年英国伦敦的“千年穹顶”则堪称为展览建筑的代表作。我国也开始在展览建筑中采用膜结构,如上海新国际博览中心,7万多m2的展览馆采用了钢管立体桁架支承的膜结构。南宁国际会展中心多功能大厅也采用了高达80m的旋转双曲抛物面双层膜结构。

4·4大量旅客集散的场所

对火车站、长途汽车站、轮船码头、机场候机大厅等大量旅客集散的场所来说,一个封闭但又能采光的空间无异是很理想的。1995年美国丹佛国际机场候机大厅以17个宽67m帐篷形的膜结构组成,宽敞明亮的建筑显示了膜结构的优越性。最近广州新白云机场候机大厅屋盖的采光带以及门厅等采用了膜材,单这部分的面积就有5万多m2。

4·5系列化产品

此外,膜结构可以利用工厂生产的特点,将其做成标准化的产品。目前在美国就有专门的厂家生产轻钢骨架支承的膜结构,作为系列化的商品供应。它适用于生产车间、仓库和临时性建筑。由于膜结构具有运输、拆装方便的优点,对于紧急救灾或灾后重建都十分有用。

5技术规程

应该承认目前广大技术人员对膜结构还不熟悉,急需这方面的标准规范作为技术上的指导。同时,当前膜结构工程的施工也需要对制作、安装提出要求,并对其允许误差作出规定,才有利于保证工程质量。此外,管理部门、建设单位、监理单位等对此也都有迫切的要求。因此,对膜结构提供一本包括设计、制作、安装和维护的指导性文件就显得非常必要。中国钢结构协会空间结构分会委托中国建筑科学研究院为《膜结构技术规程》的主编单位,组织国内9个主要从事膜结构科研、设计、教学与施工的单位成立编制组,展开规程的编制工作,并于2003年11月完成了送审稿。目前规程已通过了专家审查,正在形成报批稿,估计在2004年上半年将由中国工程建设标准化协会批准。规程的主要技术内容如下:

(1)设计基本规定其中膜结构选型按膜材及其相关构件的受力方式分成4种形式,是国内外首次提出的一种比较科学的分类方法,另外提出了在建筑与结构设计中应考虑的问题。

(2)材料膜材根据当前国内外厂商所能提供的品种,按其材料组成分别给予代号,按其抗拉强度、厚度与重量加以分级。对膜结构中所用的拉索和锚具也作出规定。

(3)结构计算指出膜结构计算中所特有的初始形态分析、荷载效应分析和裁剪分析,规定了膜材的抗力分项系数以及变形允许值。

(4)连接构造根据国内外工程实践,提供了膜材、钢索及其与相应构件连接的构造图,可供在设计中采用。

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纵观索膜结构的发展历史,可分为以下几个阶段:

1.1 膜结构的出现

膜结构(Membrane)是20世纪中期发展起来的一种新型建筑结构形式,是以充气膜结构的形式出现,世界上第一座充气膜结构建成于1946年,设计者为美国的沃尔特·勃德(W.Bird),这是一座直径为15的充气穹顶。1967年在德国斯图加特召开的第一届国际充气结构会议,无疑给充气膜结构的发展注入了兴奋剂。随后各式各样的充气膜结构建筑出现在1970年大阪世界博览会上。

充气膜结构它是以柔性结构体系来承受风荷载和雪荷载等各种外荷载的作用,由于膜结构的特点以及膜材的特殊性,充气膜结构的设计分析过程也不同于以往的钢筋混凝土和钢结构。充气膜结构的结构计算包括初始形态分析、受荷分析及模态分析等内容。充气膜结构的结构分析包括3个阶段:忽略其自身微小的自重和自平衡预张力,不承受任何外部荷载的零态;在确定的边界条件及施加预应力的分布和大小后所形成的初始态;在外荷载、自重及考虑材料张力作用的工作态。它们之间的膜面主应力方向、预张力的大小变化、形态变形过程和趋势等是相互联系、相互制约的,必须从全过程、一体化的角度加以考虑。

1.2 迅速发展

索膜结构作为新的建筑形式自出现,特别是到了20世纪70年代以后,索膜结构的应用得到了迅速发展,在国外已逐渐应用于体育建筑、商场、展览中心、交通服务设施等大跨度建筑中,膜结构的出现为建筑师们提供了超出传统建筑模式以外的新选择。

1988年建成的日本东京室内棒球馆(Tokyo Dome“Big Egg”),是一座有55000个座位的体育馆(室内净面积46767m2),该设计是建筑行业的一种强有力的蜕变过程,其蛋形屋顶为具有弹性的薄膜,一般会把巨蛋内的气压控制在比巨蛋外高0.3%以维持蛋顶外型。结构从根本上克服传统结构在大跨度(无支撑)建筑上实现时所遇到的困难,创造了巨大的无遮挡的可视空间。其造型自由轻巧、阻燃、制作简易、安装快捷、节能、使用安全等优点。另外值得一提的是,在阳光的照射下,由膜覆盖的建筑物内部充满自然漫射光,国际贸易论文无强反差的着光面与阴影的区分,室内的空间视觉环境开阔和谐。夜晚,建筑物内的灯光透过屋盖的膜照亮夜空,建筑物的体型显现出梦幻般的效果。

1.3 膜结构在国内的发展

在世界建筑业的迅速发展中,中国现代空间结构的发展受到了西方国家先进技术的影响。近几年来,在索膜结构应用上显示了活跃的趋势。虽然一开始工程规模不大,但已逐渐扩展到更大的面积和跨度。所采用的技术与材料在某种程度上还要依靠国外,但预计会有更多的工程依靠自己的力量来完成。

在过去10年中,中国的许多城市都在筹划建设新的体育设施。由于其重量很轻的优点,膜结构往往被采用,体育建筑可以说是膜结构在中国应用的突破口。1997年之前,只建造了少量的小型与中型的膜结构,同年在上海举行的第七届全国运动会,膜结构被用在主体育场的看台挑篷,总面积达36100m2。这是中国第一次将膜材制成的屋顶用在大面积的永久性建筑上,具有深远的影响。

上海体育馆鲜明特点是大跨度、大空间,其外形既充分展示了体育运动的力度和气势,又体现了简洁流畅的整体风格,是建筑技术和建筑艺术完美的结合。观众席上方采用马鞍形大悬挑钢管空间屋盖结构,覆以乳白色半透明膜结构的顶面,面积为3.6万平方米,主席台正上方的一根最长单臂悬挑梁长73.5m,为世界建筑史之最。

在上海体育场成功的建成后,虽然它的价格仍高于传统的结构,又出现了一些膜结构屋顶的体育场。颐中体育场坐落在山东省的滨海城市青岛,这是中国第一个靠自己力量设计与施工的大型膜结构体育场,外包尺寸为266m×180m,可容纳6万观众。悬挑40m的屋盖是一个包括膜、索和钢支承结构的典型张拉体系,整个屋盖由70个锥形索膜单元组成,总面积为30000m2。环顾整个中国大地,膜结构成为覆盖主体育场的优选。

2 索膜体育馆的现状

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膜结构是由一种或多种高强度的薄膜材料及加钢构件通过一定方式使其内部产生一定的预张应力以形成各种独特的空间形状并能承受一定的荷载作用的空间结构形式。本文将通过列举某高速收费站膜结构工程简单介绍其施工工艺、质量控制及后期养护中应注意的问题。

一、膜结构安装施工工艺

（一）膜材制作

此工程膜材料采用德国进口杜肯PTFE高级建筑玻璃纤维永久膜材，膜结构部分连接件全部采用铝合金及不锈钢材料，主要用于膜材加工的专用设备有高效自动膜材热合机及其他配套齐全的膜材检验、下料、膜材边角加工的专业化设备等。膜材加工工作遵循技术图纸的设计条件和ISO9001管理的各项要求，进行充分的组织和技术准备，加工前进行技术交底，使各工序都熟悉、理解工程特点和技术难点，以及质量控制程序要求的质量控制点等。

（二）准备工作

膜顶下部结构全部安装就绪、正确无误。各柱、梁、桁架、节点齐全、正确、稳定、可靠。全部安装材料就位，准备工作充分完备，施工机具、材料、工具准备齐全、充分就绪，施工机械设备状况完好，确保施工过程作业安全，膜连接节点已安装验收完毕，所有钢结构安装后，涂装已全部完成并合格，膜与钢结构的工作点已验收合格，并已办理交接手续。完成安装准备工作过程中必要的作业平台、作业用脚手架及相关工装。根据PTFE膜材的材料特点，对到货包装进行全面检查，确认无误安装前应对到场的膜材成品包装，对照图纸进行编号核对检查确认无误后，方可进行单元膜块的吊装就位安装。

（三）膜片安装

首先，对单元膜块进行吊装前，在地面先进行边索、夹片、索锚具等附件的预装配工作；进行单元膜块的吊装就位，并按要求的方位（如前、后、左、右或东、南、西、北）展开膜材，然后再用紧绳器拉拽膜边、角到要安装的位置，进行安装固定；单元膜块的安装顺序，可从一端开始安装后，遵照第一个单元膜块的施工顺序，再依次完成其他单元膜块的安装工作；在单元膜块的安装过程中，随时注意膜边角的位置、尺寸及安装效果，以防误差积累，产生褶皱，而影响膜顶整体成型后的效果，保证造型平整、线条流畅。根据方案设计，依据结构的位置，膜大体分成5个单元膜块来进行安装。每个单元膜块的安装过程基本相同，以下仅以一个单元膜块的安装工作为例，其主要安装工作程序如下：

（1）进行吊装机具、工具、材料和人员的一切准备，根据运输到场的单元膜块成品包装进行检查和确认，对照图纸按安装工作顺序要求的方位，将预装配好附件后的单元膜块进行吊放到位，不应有错位等问题存在，而影响单元膜块的后续安装及效果；

（2）膜盖单元膜块展开后，再用拉紧器将膜边拉拽到位，并对单元膜块的主要膜边，从中间向周边进行固定组装，直至完成全部边、角的组装固定工作；

（3）对边索等进行调整，完成膜角固定夹片的安装，实现膜结构的设计造型；

（4）按上述步骤进行下一块膜盖单元膜块的安装工作直至全部完成膜各单元的安装工作。

（四）膜材安装要求

若准备工作不充分或风雨天不具备展开条件时，则不可进行膜单元的展开安装；作好安装前的安全检查工作，注意防滑以及钢结构、杆件、支撑构架是否稳定，以保证施工安全和防止发生不测；在施工过程中，全部用手工工具安装，临时张拉工具和紧固材料、橡胶密封衬垫、夹板，以及安装固定材料等包括金属压条、PVC密封衬垫、螺栓等物品，应根据安装工作的需要有序摆放。螺栓、螺母、垫片等零件，要求装在随身准备的专用零件工具袋中，依序用于安装过程；按适当间隔把膜边与拉紧器夹板，根据膜材安装安全的要求方向，固定于适当的临时可靠位置；膜单元膜块与钢结构连接处的夹板、压条等安装固定后，即可拆除拉紧器、夹板等临时张拉工具；在特殊部位和两个单元膜块连接缝隙的压板处，应进行硅胶防水密封处理，以提高防水密封效果；根据图纸设计要求，全面进行质量跟踪和检验，以确保工程质量符合设计要求；在膜顶的安装全过程，应充分注意对膜材表面的洁净维护和清理；工程安装工作全部结束后，拆除临时设施，清除余料杂物，清扫施工现场。

二、膜结构的质量控制

膜体材质须经严格检查和测试，符合设计要求，严禁使用不合格材料。膜体热合加工前，热合机（具）要处于良好状态，并经试合检验，确认完好后，方可正式热合加工。膜体加工完后，必须进行终结检查，确认达到设计要求、满足尺寸、公差、强度要求等规范，出厂合格率达到100%方能包装发运。膜体包装运输及施工现场贮存中，必须妥善保护，不得脏污、破损、变形、确保完好无损。严格按施工工艺方案进行现场施工，施工工地环境、天气条件必须保证施工质量和施工安全。钢结构骨架安装完后，进行综合检查，并提交验收报告，其基准和相关尺寸、重要节点等要符合设计要求，与膜体接触部位不得有尖棱、凸起。

三、膜结构工程的养护措施

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关键词:小角X射线;生物膜;液晶;相变;立方相

中图分类号:O434文献标识码:A

文章编号:1004-373X(2009)20-152-03

Structures of Phosphatidylethanolamine Membrane by Small Angle X-ray Scattering

HUANG Haiyan1,2

(1.Xi′an Railroad Vocationally Technical College,Xi′an,710014,China;

2.College of Physics & Information Technology,Shaanxi Normal University,Xi′an,710062,China)

Abstract:The effects of polyvinylpyrrolidone (PVP) on the phase stability and structures of the mixture membranes of 1,2-Dielaidoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine (DEPE) have investigated by small angle X-ray scattering.A phase transition from Im3m (Q229) to Pn3m (Q224) phase occurred with increasing PVP concentration in the DEPE-PVP membrane.At 0.05 wt% PVP,DEPE-PVP membranes were in the coexistence cubic phase of both Q224 and Q229,and at 0.5 wt% PVP,DEPE membranes were in the Q224 phase.

Keywords:small angle X-ray;biomembrane;liquid crystals;phase change;cubic phase

0 引 言

液晶生物膜的研究是软凝聚态物理的前沿领域之一。磷脂酰乙醇胺(PhosphatidylEthanolamine,PE)是构成生物膜(Biomembrane)骨架的主要分子之一,对其结构的多型性(Polymorphism)研究发现,PE能自然形成六角相(Hexagonal Phases HII)。非双层(Nonbilayer) 相的稳定性以及不同非双层结构之间的相变研究,对弄清磷脂膜结构的多型性具有非常重要的意义[1,2]。在生物膜结构中,PE易形成稳定的非片层以及多层脂质体泡囊(Lipid Vesicles),PE脂质体通常处于六角相[3]。

立方相和六角相结构已引起了世界众多物理学家的关注。这些非双层结构被认为在膜的融合、膜蛋白功能的控制、细胞内超分子结构和膜蛋白的晶体结构中起着非常重要的生理作用。聚乙烯吡咯烷酮(PVP)是一种高效分散剂,在脂质体的制备中,对获得均匀的脂质体具有重要的作用。聚乙烯吡咯烷酮(PVP)对磷脂酰乙醇胺(PE)混合脂质相行为的影响是一个十分值得研究的问题。

1 材料与方法

1.1 实验材料

1,2-二十四甘油酸-3-磷脂酰乙醇胺(1,2-Dielaidoyl-glycero-3-Phosphatidyl-Ethanolamine,DEPE)购于Sigma(USA)公司。聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和其他化学试剂购于中国上海试剂公司。

1.2 样品制备

按实验要求将DEPE溶于乙醚中,配成溶液;将PVP溶于 mol/15 磷酸盐缓冲液(PBS,pH 7.4)中,过滤。滤液置于三角具塞烧瓶中,将该烧瓶放在磁力加热搅拌器上,将温度控制在60~70 ℃范围内,高速搅拌,用微量注射器将溶有药物的乙醚溶液缓慢加入,加完后在上述温度范围内继续搅拌90 min,在显微镜下观察脂质体达到要求后,密闭保存待用。 多相脂质体的组分见表1。

表1 多相脂质体的组分

编号名称组分

Sample ADEPE liposomesDEPE,PBS

Sample BDEPE+PVP liposomesDEPE,PBS,PVP(0.05;0.07;0.09;0.1;0.3;0.5 wt%)

表1中:PVP:聚乙烯吡咯烷酮;PBS:磷酸盐缓冲液;DEPE:1,2-二十四甘油酸-3-磷脂酰乙醇胺PVP,polyvinylpyrrolidone;PBS,phosphate buffered saline;DEPE:1,2-Dielaidoyl-sn-glycero-3-phosphatidylethanolamine。

1.3 小角X射线散射(SAXS)实验

小角X射线散射(SAXS)图谱是在日本理学D/max-rB型旋转阳极X射线衍射仪的小角散射附件上测得。样品用浴式超声波发生器振荡30 min,将其充分混匀后,置于特制样品架上进行小角X射线散射测定。用闪烁记数器作为X射线探测系统,将光信号转换成电信号输入计算机进行数据处理。测试条件:CuKα辐射,λ=0.154 056 nm,Ni滤波片,管压为40 kV,管流为100 mA,一级狭缝为0.08 mm,二级狭缝为0.06 mm,三级狭缝为调至最佳状态。接受狭缝为0.1 mm,防散射狭缝为0.25 mm,扫描速度为0.5 °/min,时间常数为2 s,样品均在室温进行测定。

1.4 脂质胞囊液晶结构特性的SAXS分析

1.4.1 片层液晶相结构

液晶相参数可以从X衍射空间的重复间距d来计算。磷脂系统的双层相、圆柱体、微胞等,其长程有序的一维、二维和三维晶格引起的Bragg衍射与倒易空间间距(Shkl=1/dhkl)的比率相关。对于片层液晶相,其倒易空间间距(Sl=1/dl)的比率是: 1∶2∶3∶4∶…,磷脂双层相的厚度是db=Φdlam,水层的厚度是dw=dlam-db样品非水部分的体积是Φ=vl/(vl+vw),其中vl是每个磷脂分子的体积,vw为每个磷脂分子的结合水体积。

1.4.2 六角液晶相结构

对与六角液晶相,与晶面间距dhk相应的Miller指数h,k,分别为(1,0),(1,1),(2,0),(2,1),(3,0),…,其倒易空间间距Shk=1dhk=2(h2+k2+hk)12a3的比率是:1∶3∶ 2:7∶3∶…。六角相HII的晶胞参数是a=(2/3)d,水柱的直径是dw=[(23/π)(1-Φ)a2]12。沿圆柱体轴线的脂质层的厚度是dl=a-dw。

1.4.3 立方液晶相结构

对于立方液晶相,晶面间距为dhkl=a/[(h2+k2+l2)12],其倒易空间间距为Shkl=1/dhkl=(h2+k2+l2)12/a,相应的Miller指数hkl分别为 (100),(110),(111),(200),(210),(211),(220),(221/300),…,相应的Bragg衍射峰倒易空间间距的比率是:1∶2∶3∶4∶5∶6∶8∶9∶…。对双联立方液晶相(Biocontinuous Cubic Liquid Crystalline Phase),晶胞参数是a =2d110。 衍射线的消光规律为h+k+l=2n,其Miller指数线性相关。 空间群Pn3m(Q224)的立方液晶相,允许的Bragg衍射存在的Miller指数(hkl)是(110),(111),(200),(211),(220),(221/300),(310),…,相关的Bragg衍射峰倒易空间间距的比率是:2∶ 3∶ 4∶ 6∶ 8∶ 9∶10∶…。对于空间群Im3m(Q229) 的立方液晶相,允许的Bragg衍射存在的Miller指数(hkl)是(110),(200),(211),(220),(310),(222),(321)…相关的Bragg衍射峰倒易空间间距的比率是:2∶4∶ 6∶ 8∶ 10∶ 12∶ 14∶…。

2 结 果

用小角X射线散射(SAXS)技术研究PVP对DEPE形成的立方液晶相的影响。实验结果表明,PVP对DEPE立方相形成的影响依赖于PVP的浓度。如图1(a)所示,在 0.05 wt% PVP,DEPE-PVP混合膜的衍射线空间的重复晶面间距(nm)是 18.823,13.310,10.868,9.412,8.418,7.685,6.655 和14.708,12.009,10.400,8.492,7.354,6.578,6.004,5.559.由此得到的倒易空间间距的比率是2∶4∶ 6∶ 8∶ 10∶ 12∶ 14∶ 16和2∶ 3∶ 4∶ 6∶ 8∶ 10∶12∶14,分别对应空间群Im3m(Q229)立方液晶相和空间群Pn3m (Q224)立方液晶相。结果表明此时DEPE-PVP混合膜是处在Im3m / Pn3m共存的混合立方液晶相。根据晶格常数a与晶面间距dhkl和晶面指数hkl的关系,以Shkl与h2+k2+l2为坐标作图(见图1(b)),它是一条通过零点的直线,斜率为a值的倒数,由此求得晶体空间群Im3m (Q229)和Pn3m (Q224)的晶格常数分别是26.620 nm和20.800 nm。随着PVP浓度增加,在DEPE-PVP混合膜中,发生了从Im3m (Q229)到Pn3m (Q224)的相变,与相变点相应的PVP浓度是0.1 wt%。在0.5 wt% PVP中得到的DEPE-PVP混合膜衍射线空间的重复间距是14.708,12.009,10.400,8.492,7.354,6.578,6.004,5.559,相应的倒易空间间距的比率是2∶3∶4∶6∶8∶10∶12∶14,对应于Pn3m (Q224)立方液晶相,晶格常数是20.800 nm。

图1 PVP对PVP含量增加对DEPE混合膜液晶相影响的X射线谱

3 讨 论

在生物膜系统中,最常见的非双层相是倒六角液晶相(HII)。但用小角X射线散射研究发现,磷脂在表面活性剂和其他化学物质的作用下能形成立方液晶相结构。在DEPE混合系统中,高的PVP浓度诱导形成Pn3m相,低的PVP浓度促使形成Pn3m相和Im3m相共存的立方液晶相结构。发生Im3m/Pn3m两个立方液晶相的共存总是与其晶格常数比等于1.28相联系(26.620/20.800=1.279 8,28.5/22.3 =1.278 0)。与IPMS(Infinite Periodic Minimal Surfaces)的理论相符。

Koynova et al[3]发现,非双层相按照下列顺序排列:连续立方相(Im3m,Pn3m,Ia3d)六角相(H)微胞立方相(Fd3m)各向同性相(I)。在较高的脂肪酸(FA)含量(85-mol%)中,空间群(Fd3m)微胞立方相在PC/FA混合中形成。在较低的脂肪酸(FA)含量(75-mol%)中,至少三个立方相(Im3m,Pn3m,Ia3d)被发现。但在的实验中从Pn3m到Im3m相的相变中没有发现Ia3d相。这里认为,在生物膜系统中,通过化学组分的改变,可能诱导Pn3m相转变成Im3m相。在DEPE混合膜中,加入PVP可能诱导Pn3m相通过表面结构的旋转形成Im3m相,而没有任何结构的破坏。

参考文献

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[2]孙润广,张静,齐浩.胆固醇对脂双层结构影响的SAXD和STM研究[J].生物物理学报,2001,17(1):53-58.

[3]孙润广,张静,王永昌.多烯脂肪酸对磷脂胆固醇脂质体液晶态结构的影响机理[J].生物物理学报,1999,15(4):675-681.

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[5]孙润广,齐浩,张静.脂质体结构特性的原子力显微镜研究[J].物理学报,2002,51(6):41-45.

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篇6

关键词：膜结构材料；建筑用；聚酯长丝织物涂覆聚氯乙稀；玻璃纤维膜材料；性能评价

中图分类号：TU383 文献标志码：A

Performance and Research Status of Membranes Applied on Building

Abstract： In recent years， membrane structure has been used in some large building including some famous stadiums. In terms of classification， grading and performance analyzation， R & D status of membrane at home and abroad were introduced in this article. The authors also pointed out that it is essential for domestic building-purpose membrane makers to strengthen product design， production process control and performance evaluation.

Key words： membrane structure； building-purpose； PVC coated polyester fabric； PTFE coated glass fiber fabric； performance evaluation

膜结构建筑作为一种新颖的建筑形式于20世纪50年代在国际上开始出现。在1967年蒙特利尔世博会上，德国展馆的膜结构建筑惊艳地展示在世人眼前，仅由 8 根钢管撑起的膜结构屋顶覆盖了面积近8 000 m2的展馆。这是膜结构在大型建筑上的大胆采用，其崭新的设计理念和魔幻般的造型带来了前所未有的视觉冲击和理念，毫无争议地赢得了建筑设计大奖。之后，膜结构的应用迅速发展，为建筑师们提供了传统建筑模式以外的新选择。

1 建筑用膜结构材料的分类

膜材料的重量只是传统建筑材料的1/30，在实现建筑结构轻量化的同时，从根本上克服了传统结构在大跨度（无支撑）建筑上实现时所遇到的困难，可创造巨大的无遮挡的可视空间。

建筑膜结构有多种类型，较为典型的有骨架式膜、充气膜和张拉膜等。

骨架式膜结构是由钢或其他材料构成的刚性骨架，膜张拉并置于骨架上构成，这种结构中膜材料主要起覆盖屋面的功能，不是维持建筑结构稳定的基本结构单元，典型的建筑有2008年北京奥运会的主体育场 —— “鸟巢”。

充气膜结构包括气承式和气囊式两种，前者利用室内外的空气压力差来支承建筑屋面，由于难以有效抵抗恶劣气候条件，在20世纪80年代后期逐渐淡出人们的视野；后者则利用不同形状的双层膜充气气囊承受载荷，过去在大跨度建筑中较少使用，但由于建筑技术的进步和轻质高透光率ETFE膜（乙烯-四氟乙烯共聚物）的应用，近年来有了明显的发展，如国家游泳馆“水立方”。

张拉索膜结构由稳定的空间双曲张拉膜面、支承杆系、支承索等构成，在现代膜结构建筑的发展初期具有举足轻重的作用，其中织物膜材料是维持张拉膜结构最重要的结构单元，具有很高的力学性能要求，是本文所研究的主要对象。

2 织物膜材料

从结构组成角度而言，膜材料是一种在织物基布上涂敷树脂或橡胶等基体材料而制成的层状柔性复合材料，一般由 3 部分组成，即基布、涂层与面层。其中，基布提供膜材料的力学性能，特别是抗张拉性能；聚合物涂层使膜材料具有抵御环境因素（如挡风、防雨等）的能力；面层则赋予膜材料自洁、抗紫外等能力。

聚酯长丝织物涂覆聚氯乙稀（PES/PVC）是使用最广泛的建筑用膜材料，产品覆盖了从临时性建筑的蓬盖布到永久性建筑的厚涂层膜，使用寿命可达20年。面层以聚氟化合物为主，如PVDF、PVF等，对于使用年限较短的可采用Acrylic、Uethane等涂层。聚酯纤维拉伸强度高，弹性好，断裂伸长率高，有利于安装时的调整，但是在阳光照射下纤维容易老化，使强度和弹性降低。

另一广泛使用的建筑用膜材料是玻纤织物涂覆聚四氟乙烯（GF/PTFE），具有使用寿命长、透光性好等特点，特别适用于永久性的大型建筑。玻纤拉伸强度高，模量大，虽然断裂伸长小，但是不易老化，使用寿命长。

此外，锦纶、芳纶和碳纤维等在某些场合也有少量使用。在涂层方面，硅树脂（SiR）是一种性能优良的高聚物涂层材料。理想的膜材料最好具有PES/PVC膜的低成本易加工，拉伸与撕裂强度高，又具有GF/SiR的透明、耐久性，以及PTFE涂层的自洁性等优点。因此有人建议综合上述 3 方面的优点，即采用聚酯纤维基布、硅树脂基础涂层、PTFE或ETFE面涂层的织物膜材料。

国内膜材料的分类常参考日本的标准JISA，根据防火性能的优劣可分为 3 类，即：A类膜（不燃级），指在玻纤基布上涂敷以PTFE为主要成分的涂层（PTFE重量含量在90%以上）而制成的膜材料；B类膜（不燃或难燃级），指在玻纤基布上涂敷PVC、硅橡胶（SiR）等涂层（包括涂敷保护性面层）而制成的膜材料，以GF/SiR膜材料最为典型，并要进行防火处理；C类膜（难燃级），指在涤纶、芳纶、锦纶等化纤基布上涂敷PVC等涂层（包括涂敷保护性面层）而制成的膜材料，以PES/PVC膜材料最为典型，要进行防火处理。

2004年我国颁布了《膜结构技术规程》，将膜材料分为G类和P类，分别对应于基布材料为玻纤和聚酯纤维的产品。G类为不燃类膜材料，P类为难燃类膜材料。根据结构承载力的要求，分为A到E共 5 个级别，如表 1 和表 2 所示。

作为膜材料的基布，机织物是常见的结构，织物组织以平纹和方平组织为主。为了提高基布的抗撕裂强度，有时也采用变化平纹组织，即相隔一定距离用双根纱代替单根纱。据称该结构可将膜材料的抗撕裂强度提高 1 倍。随着膜材料生产技术的进步，近年来还出现了以双轴向经编织物或无结方格网作基布的膜材料，进一步丰富了膜材料基布的选材范围。机织物结构稳定，平面覆盖系数大。但它各向异性明显，抗平面畸变性较差。

双轴向经编织物中纤维取向度较高，纱线性能利用率高，且由于束缚衬线的存在，使织物的抗剪切性能有所提高。其缺点是经纬纱仅靠衬线捆绑在一起，故经纬纱的交互作用较弱。无结方格网有着与双轴向经编织物类似的优点，抗拉强度和弹性模量均较高，但由于经纬纱间几乎没有相互作用，载荷无法相互传递，故方格网的结构稳定性差，通常要用粘接剂粘合。

3 国内建筑用膜材料的开发与生产现状

随着高分子材料自身性能的不断改善，现代膜材料已具有诸如抗拉强度高、防水、透光、阻燃、化学和机械性能稳定等诸多优点，但其生产加工的关键技术仍然只为少数公司所垄断。在国外，特别是在德国、美国、英国和日本等工业化国家和地区，建筑用膜材料制造业已达到了很高的技术水准，并取得了很好的社会和经济效益。在此背景下近两年国产膜材料的生产研发也取得了可喜的进展。

2002年12月，世界最大的膜结构专业生产商之一 ——日本太阳工业集团独资子公司在上海开工生产，标志着该集团在亚洲的市场和产品加工中心正式转移至中国。同一年，上海申达科宝新材料有限公司从德国引进了全自动涂层材料生产线，于2003年底安装完毕并试车，目前已能生产幅宽达4 m的各种PVDF和Acrylic等建筑用膜材料。北京帆布厂佳泰蓬盖材料分厂是国内较早生产PVC涂层布的专业厂家，该厂全套引进了年产能达400万m2的德国经编生产线和相应的意大利涂层设备，主要生产双轴向经编PVC膜材料。此外，上海豪普膜结构工程技术有限公司、浙江宁波天塔聚氟玻璃纤维有限公司等单位也声称已研制出永久性建筑用PTFE膜材料。

4 膜材料的主要物理性能

4.1 抗拉性能

膜材料的拉伸性能包括拉伸模量和断裂强度。其中，拉伸性能取决于基布的相应特性。而常见的基布是机织物或双轴向经编织物，均拥有经纬向相互垂直的纱线系统，使得膜材料表现出明显的正交各向异性。在荷载作用下，基布中纤维丝束本身的应力/应变行为具有非线性，同时经纬纱会因交织而产生屈曲，纤维丝束除在外力作用下会出现弹性变形外，还将发生结构性的位移，从而使得膜材料的应力/应变关系呈现出较强的非线性。另外，膜材料在应力作用下还表现出粘弹性力学性能。

然而，在膜结构的设计中，如果同时考虑膜材料的非线性、粘弹（塑）性和正交各向异性将会带来巨大的计算工作量，因此在目前的设计工作中，往往根据实际情况作简化处理。一是依据膜结构所采用的张拉预应力及设计工作应力远远小于膜材料的抗拉强度（通常预应力不超过5%的抗拉强度，工作应力不超过20%的抗拉强度），在设计应力范围内，认为膜材料是处于弹性阶段，不考虑其非线性；二是根据膜材料在安装前通常要经过两次张拉，消除了绝大部分残余应变和蠕变的影响，认为膜材料是完全弹性材料。基于上述简化，膜材料可采用二维正交各向异性完全弹性体的本构关系。实验结果也证明了这点，即可利用经纬向的拉伸模量计算出膜材料面内其它方向的拉伸模量。

通过对膜材料拉伸断裂后的断口形态分析，发现试样呈单纯拉断型、剪切型以及拉剪混合型等不同破坏模式。拉断型破坏一般发生在正轴向拉伸条件下，如经向或纬向拉伸，所有纤维都在同一位置断裂，断口与加载方向相互垂直；剪切型破坏一般发生在与经向（或纬向）约呈45°的偏轴向拉伸条件下，纤维依次从涂层材料中抽，试样破坏一般发生在纤维与涂层材料的界面，基布中纤维并未发生断裂，因此界面粘合强度在很大程度上决定了膜材料的偏轴拉伸强度；其它方向上拉伸时，膜材料一般呈拉剪混合型破坏模式，即试样边部纤维从涂层材料中抽，中部纤维则被拉断。在发生对纯拉或纯剪切型破坏模式下，Tsai-Hill强度准则能对膜材料强度做出较好的预测，但如果试样出现拉剪混合型破坏模式，则Tsai-Hill强度准则预测结果偏高。

膜材料的抗拉伸性能一般以其在单轴应力状态下的极限拉断强度进行表征。它主要取决于基布纤维强度、织造密度以及涂层工艺。测试膜材料抗拉强度有单轴和双轴拉伸两种方法。由于在膜结构建筑中，膜材料均为多向受力，因此后者更具有实际意义。然而双轴向拉伸试验仪器设备价格昂贵，操作也较为复杂，将其列为膜材料性能的常规性评价指标暂时还存在困难，导致膜材料测试条件与其在膜结构中的实际承载状态并不一致，因此在膜结构设计时通常采用较大的安全系数进行补偿。

4.2 抗撕裂性能

膜材料的撕裂破坏是在膜结构安装应力或预应力作用下，由膜材料上的初始小洞、裂缝或其他缺陷等引发，再迅速扩大并导致膜材料整体破坏的过程。由于它与膜材料的安装和使用安全有密切关系，因此受到普遍重视，但是迄今为止尚未有一个能得到广泛认同的测试方法。

常见的撕裂测试方法包括双舌撕裂法、梯形撕裂法以及中心裂缝撕裂法等。对PES/PVC膜材料的测试结果表明，采用双舌撕裂法时，膜材料撕裂行为并非简单的撕裂三角区内横向纱线受剪或受拉破坏，纤维与涂层材料间的界面性能、纵向纱线的拉伸强度及在横向纱线上所产生的束缚作用等对膜材料的撕裂破坏过程都会产生一定的影响。

采用梯形撕裂法时，膜材料的撕破模式主要表现为纵向纱线系统发生不等长拉伸断裂破坏，横向纱线系统的作用很小，因此撕裂三角区的大小（它与撕裂三角区内能同时承载的纱线根数有密切关系）、承载纱线自身的断裂强力及断裂伸长率等对测试结果均有重要影响。

中心裂缝撕裂法有脆性断裂和由裂缝端点处应力集中引发裂缝扩展并导致韧性断裂两种撕破模式，前者在试样破坏前无明显特征，加载至一定程度时，突然发生试样的断裂；后者则以试样破坏前的裂缝扩展为主要特征，裂缝扩展到一定程度后导致试样发生断裂破坏。发生脆性断裂时的膜材料强力下降现象可用裂缝处的应力集中现象进行说明，即裂缝会使试样裂缝端点处的应力远高于试样其他部位，从而使膜材料的抗拉强力出现不同程度的降低。对于实际的撕裂试验过程，由于试样宽度有限，故应力集中的大小与预制裂缝尺寸密切相关。

研究结果表明，双舌撕裂法不能真实地反映膜材料的抗撕裂性能，不太适合用作膜材料抗撕裂性能的测试；中心裂缝撕裂法的测试结果受试样裂缝尺寸的影响较大，在提出新的测试指标之前，暂不宜将其测出的断裂强力直接作为膜材料的特征参数；梯形撕裂试验的撕裂模式较为单纯，试验结果也很稳定，是一种值得推荐的膜材料抗撕裂性能的测试方法。

5 膜材料的老化

由于成本的因素，PES/PVC作为建筑用膜材料在我国有很大的市场。然而在长期使用中，特别是在紫外线、温度等的环境因素作用下，膜材料将发生老化，导致强度、颜色、光亮度、自洁性等性能逐渐退化。老化直接影响膜材料的使用寿命，一般超越使用年限后，膜材料仍具有足够的强度安全性，但外观已经不符合建筑美观的要求。

PES/PVC的老化包括光氧老化、热氧老化、化学降解等。由于PVC膜中或多或少地含有一些其它杂质，如支链、催化剂、烯丙基、氢过氧化物、羰基和双键等基团，这些物质和基团形成所谓的“结构缺陷”，在紫外线（尤其是波长为290 ～ 400 nm的紫外线）或者高温等因素的作用下，PVC膜中化学键断裂，生成自由基。在氧气的作用下，自由基引发氧化反应，使大分子断裂，PVC发生了光氧或热氧老化，出现泛黄、表面龟裂、光泽消失、拉伸强度下降等现象。另外，环境中的各种化学介质也会引起大分子链的结构变化、降解等，使材料老化。

随着PVC涂层的老化，光照将穿过薄膜照到织物上，基布纤维逐渐开始老化。对于聚酯纤维，在360 nm波长时已开始吸收光，当波长低于320 nm时，吸收明显提高，而在300 nm以下时，聚酯纤维对光的吸收更加明显，引起光氧化和光降解。发生光氧化时，主要以断链为主，产生一氧化碳、二氧化碳和羧酸等产物。光降解过程中，生成的烷基自由基和羟基自由基反应生成的单羟基衍生物和双羟基衍生物使聚酯纤维泛黄。

为了掌握PES/PVC的老化性能和使用寿命，老化试验是常见的评价方法，即：自然老化试验和人工加速老化试验。自然老化试验是将试样曝露于自然日光下或由玻璃板过滤后的日光下，或曝露于经会聚装置强化后的日光下，测定试样的物理、机械或其他性能的变化，准确地反映材料真实的老化过程，但试验周期较长，试验结果重复性差。人工加速老化试验是用人工的方法，以光照、温度、降雨等主要气候因素模拟大气环境条件或某种特定的环境条件，以期在短期内获得试验结果。这种试验方法周期短，不受区域性气候的限制，试验条件的可控性强和再现性强，但是由于与自然环境差距较大，人工加速老化的结果还不能很好地预测材料在真实环境下的使用寿命。

篇7

[关键词] 失血性休克；再灌注损伤；肠系膜上静脉

[中图分类号] R574.5 [文献标识码] B [文章编号] 1673-9701（2011）23-16-02

The Change of Rabbit Intestinal Mucosa Structure and Barrier Function Endured Haemorrhagic Shock and Superior Mesenteric Vein Blocking

TAO Lijun1 FANG Jun1 WU Zuozhu1 CHEN Bicheng2

1.The No.1 Affiliated Hospital of Wenzhou Medical College，Wenzhou 325000，China；2. Experimental Animal Center，Wenzhou Medical College，Wenzhou 325000，China

[Abstract] Objective To study the change of rabbit intestinal mucosa structure and barrier function endured multiple damage by haemorrhagic shock，superior mesenteric vein blocking and ischemia reperfusion. Methods Twenty rabbits were divided randomly into two groups：normal control group and experimental group. Plasma endotoxin and MDA of superior mesenteric vein were detected before shock，one hour after shock and one hour following resuscitation，terminal ileum were taken to determinate ileum mucosa thickness and villus height. Results Plasma endotoxin and MDA levels of experimental group were elevated markedly（P＜0.01），ileum mucosa thickness and villus height were declined markedly compared with normal control group（P＜0.01）. Conclusion The intestinal mucosa structure and barrier function are heavily damaged by haemorrhagic shock，superior mesenteric vein blocking and ischemia reperfusion，then lead to bacteria translocation and endotoxemia，bring about organism harmful influence.

[Key words] Haemorrhagic shock；Ischemia reperfusion；Superior mesenteric vein

随着交通事故增多，临床上肠系膜撕裂伤致肠系膜上静脉破裂合并失血性休克病例日渐增多，手术中需阻断肠系膜上静脉进行修补，因此小肠黏膜需承受失血性休克低灌注、静脉阻断无血流及开放后缺血-再灌注三重损伤。本实验采用失血性休克动物模型模拟临床肠系膜上静脉破裂致失血性休克病例，观察失血性休克、静脉阻断及开放后缺血-再灌注多重损伤对小肠黏膜结构和屏障功能的影响。

1 材料与方法

1.1 造模与分组

日本大白兔20只，体重1.5～2.5kg，雌雄不限。术前禁食12h，自由饮水。戊巴比妥钠（3%，30mg/kg）耳缘静脉注射麻醉，分离左侧颈总动脉，插管接多功能监护仪监测动脉压；分离右侧颈外静脉用于输液及给药，稳定10min，随机分为两组：对照组：直接开腹取小肠标本，分离肠系膜上静脉取血液标本，作正常对照；实验组：经左颈总动脉放血使平均动脉压在10min内降至50mmHg，建立休克模型，并通过动脉放血和静脉回输，维持平均动脉压在50mmHg水平，休克1h后开腹，开腹后取肠系膜上静脉血样，并阻断肠系膜上静脉，同时开始回输自体血及等量生理盐水，纠正休克，5min后开放阻断，1h后再次取肠系膜上静脉血样，并取小肠样本。

1.2 样品采集和测定

1.2.1 小肠病理学检查 距回盲部2cm以上取回肠5cm，常规固定，石蜡包埋，切片（3～4μm），HE染色。采用奥林巴斯BX41图像采集分析系统，观察3张非连续性切片，每张切片在图像分析仪上测定10个绒毛肠黏膜厚度、肠绒毛高度。其均数作为测定数据。

1.2.2 丙二醛测定 实验组分别于休克1h后、再灌注1h后取肠系膜上静脉血2mL，3000r/min离心15min，取血清低温保存备测；对照组于建立颈部插管10min后即开腹取血。试剂盒购自南京建成生物工程研究所，测定时严格按试剂盒说明操作。

1.2.3 血浆内毒素测定 采用偶氮鲎试剂基质显色法测定。实验组分别于休克1h后、再灌注1h后取肠系膜上静脉血1mL加抗凝剂1mL，以1000 r/min离心10min，取血浆保存于超低温冰箱；对照组于建立颈部插管10min后即开腹取肠系膜上静脉血作对照，按鲎试剂试剂盒（厦门鲎试剂厂提供）使用说明测定。

1.3 统计学处理

所有数据均用（χ±s）表示。采用SPSS10.0软件包，两组间差异的比较采用两样本均数差别的显著性检验（t检验），P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 小肠黏膜厚度和绒毛高度

对照组绒毛排列有序，黏膜完整，无绒毛脱落坏死，实验组较对照组小肠黏膜厚度及绒毛高度明显下降（P＜0.01），绒毛间距变宽，部分上皮细胞坏死脱落，部分顶端绒毛脱落。见表1、图1、2。

图1 对照组小肠形态 图2 实验组小肠形态

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2.2 MDA及内毒素测定结果

实验组休克1h后血浆MDA及内毒素水平较对照组明显升高（P＜0.01），经肠系膜上静脉阻断、再灌注1h等损伤后血浆MDA及内毒素水平较休克1h时再次明显升高（P＜0.01）。见表2。

注：与对照组比较，1t=19.80，P＜0.01；2t=5.75，P＜0.01；与休克1h后比较：3t=14.80，P＜0.01；4t=10.12，P＜0.01

3 讨论

近年来，随着交通事故增多，临床上肠系膜撕裂伤致肠系膜上静脉破裂合并失血性休克病例日渐增多，手术中需阻断肠系膜上静脉进行修补，因此小肠黏膜需承受失血性休克低灌注、静脉阻断无血流及开放后缺血-再灌注三重损伤。

肠系膜上静脉破裂后，腹腔内出血往往非常严重，入院时血压常测不出，而肠道对失血非常敏感，失血性休克发生时，随着血压下降，血流不成比例地减少和重新分配，最早发生肠道血流量的显著下降[1]，加之肠道微循环结构的特殊性及肠黏膜的高代谢、高氧需求，使肠黏膜对缺血缺氧较为敏感，易引起肠黏膜细胞坏死、凋亡脱落，细胞间隙增宽，从而引起肠道通透性增加、黏膜屏障功能削弱，出现细菌移位、内毒素血症[2]，最终发生全身炎症反应综合征和多器官功能不全[3]。本组研究中休克1h后血浆内毒素及丙二醛含量明显升高，说明肠道黏膜结构和屏障功能已受到明显破坏，进而导致了细菌移位和内毒素血症，并对机体造成进一步的影响。

静脉阻断后随着静脉压力的升高，小肠血供完全停止，肠道黏膜缺血缺氧进一步加剧，而血管里内毒素和代谢产物堆积导致和加重局部肠道炎症反应，加重小肠黏膜的损害；另一方面小肠肠腔内压力也相应增高；赵卫川等[4]发现随着肠腔内压力增高，内毒素吸收成倍增多。内毒素本身也可引起肠黏膜发生一系列病理改变：黏膜下水肿、肠绒毛顶部细胞坏死、肠通透性增加，从而破坏肠黏膜屏障功能，形成恶性循环。

静脉开放后再灌注，肠黏膜血管产生大量自由基，伴随中性粒细胞在局部聚集，激活的中性粒细胞释放大量氧自由基与蛋白酶参与损伤血管内皮细胞，造成血管通透性增加，上皮细胞坏死脱落，黏膜屏障功能受损，从而加重肠内细菌移位和内毒素血症，加重全身损害[5]。本组研究中发现在休克纠正、静脉开放1h后，血内毒素及丙二醛水平仍有进一步上升，说明缺血-再灌注损伤进一步加重小肠黏膜结构及屏障破坏。

因此，在治疗过程中，我们应尽量缩短患者术前失血性休克时间，简化术前准备流程，尽早手术，术中应结合上腹部受伤史、受伤部位、出血程度和部位等，尽早探明出血原因，并尽量缩短肠系膜上静脉阻断时间，术后采用对缺血-再灌注保护性药物，从各个环节减少对小肠结构和屏障功能的破坏，从而减轻细菌移位和内毒素血症，减少和避免全身性炎性反应综合征及多系统器官功能衰竭的发生。

[参考文献]

[1] 褚万立，刘军英，刘雪峰. 失血性休克大鼠模型的改进及胃黏膜血流量的测定[J]. 中国实验动物学报，2008，16（1）：6-9.

[2] 杨洁，聂青和. 肠道细菌移位研究现况[J]. 中国实用内科杂志，2009，29（6）：563-565.

[3] Doig CJ，Sutherland LR，Sandham JD，et.al. Increased intestinal permeability is associated with the development of multiple organ dysfunction syndrome in critically ill ICU patient[J]. Am J Respir Crit Care Med，1998，158（2）：444-451.

[4] 赵卫川，赵琪，崔乃强. 肠内压及施压时间对肠内毒素转运影响的研究[J].中国中西医结合外科杂志，1997，3（6）：370-373.

[5] 要瑞莉，刘爱东，李宏杰，等. 家兔肠缺血-再灌注后各器官损伤变化的实验研究[J]. 河北医药，2009，31（13）：1554-1555.

篇8

1、单位膜结构是膜结构的一种假设模型，是根据电镜观察的结果提出来的。

2、它是包围在整个细胞最外层的薄膜，又称质膜。在电子显微镜下观察，细胞膜可分为三层结构，即内、外两层的亲水极与中间层的疏水极。一般把这3层结构称之为"单位膜"。厚度一般为5nm到10nm，主要由蛋白质与脂类构成。致密层相当于蛋白质成份，中间的一层由2层磷脂分子构成。

（来源：文章屋网 ）

篇9

【摘要】 目的 观察滋阴明目丸对视网膜光损伤大鼠的保护作用及机理。方法 将70只Sprague-Dawley(SD)大鼠随机分为7组，除空白对照组外均采用自制光损伤装置造成视网膜光损伤模型，光照后3 d开始灌服滋阴明目丸及对照药物，连续15 d，取视网膜做病理形态学检查，观察视网膜超微结构变化。结果 受损的视细胞逐步得到修复，视网膜形态结构渐趋正常。结论 滋阴明目丸可改善视网膜超微结构。

【关键词】 滋阴明目丸；光损伤；视网膜；超微结构；大鼠

Abstract：Objective To investigate the protective effect and mechanism of Ziyinmingmuwan on retina against photic injury. Methods Seventy Sprague-Dawley (SD) rats were randomly pided into 7 groups， with 6 groups prepared as the models of phototrauma at first and another group taken as blank control. After three days， the animals in the treatment and control groups were treated with Ziyinmingmuwan and control agent respectively for 15 days during the period of experiment. Following this， the retinal tissues were examined by light and electron microscopy. Results The retinal lesions were repaired and the morphological structure of the retina was brought to normal gradually. Conclusion Ziyinmingmuwan could improve ultrastructure of the retina.

Key words：Ziyinmingmuwan；photic injury；retinal；ultrastructure

光化学损伤是视网膜光损伤中最普遍的一种损伤，是一个退行性变性过程，其病理过程与年龄相关性黄斑变性等视网膜变性疾病有许多相似之处[1]。滋阴明目丸以滋补肝肾、活血明目立法，对以肝肾不足为基本病机的视网膜变性疾病有一定疗效[2-3]。2002年10月－2004年1月，笔者采用大鼠视网膜光化学损伤模型作为对象，研究滋阴明目丸对光化学损伤大鼠视网膜超微结构的影响，探讨其对视网膜光感受器细胞的保护作用。

1 材料与方法

1.1 药物

滋阴明目丸：选用熟地黄、黄精、枸杞子、菟丝子、山茱萸、淮山药、茯苓、楮实子、黄精、牡丹皮、三七、丹参、牛膝、当归、石决明、川芎、羌活、石菖蒲等药，按现代工艺制成浓缩丸，湖南中医药大学第一附属医院药剂科提供。杞菊地黄丸，长沙九芝堂集团有限公司生产，批号：ZZ-0193-湘卫药准字(1992)第002078号。威氏克胶囊，北京第二制药厂生产，京卫药准字(1996)第102088号，批号021007。

1.2 动物

选用SD大鼠70只，体重180～220 g，雌雄各半，湖南中医学院医学实验动物室提供。饲养条件：室温保持在18～25 ℃，空气流通，相对湿度55%～70%，12 h光照维持，昼夜循环，动物自由摄食饮水，饲养10 d。

1.3 造模

参照Hansson[4]方法自制光损伤装置。光照箱的6个面分别安装4条15 w的白色荧光灯管(Philips)，上方安装有排风孔，下方为密集的排气孔，箱内安放2个有机玻璃透明箱，体积为(48×24×25)cm3。光照箱中心向各方向平均照度为(1 900±106.9)lux，相当于大鼠正常活动时眼球水平的各箱壁的照度为2 000 lux，光照箱内的平均温度控制在22～24 ℃，所有实验用大鼠均在12 h明(20～50 lux)以及12 h暗(0～12 lux) 的循环光环境下适应10 d，乙醚麻醉缸中约5 min吸入麻醉，缝线开睑，接受3 h持续光照射。光照后立即拆除开睑缝线，送回暗环境中。

1.4 分组及处理

70只大鼠随机分为滋阴明目丸大、中、小剂量组及杞菊地黄丸组、威氏克组、模型对照组、空白对照组。于光照后3 d开始给药，连续给药15 d。滋阴明目丸大剂量组：每天灌服23.4 g/kg混悬液(相当于成人剂量的3倍)；滋阴明目丸中剂量组：每天灌服7.8 g/kg混悬液(相当于成人用量)；滋阴明目丸小剂量组：每天灌服2.6 g/kg混悬液(相当于成人剂量的1/3倍)；杞菊地黄丸组：每天灌服1.62 g/kg混悬液(相当于成人剂量)；威氏克组：每天灌服0.054 g/kg溶液(相当于成人剂量)；模型对照组与空白对照组灌胃生理盐水(与滋阴明目丸中剂量组等容)。每天上、下午各灌服1次，每次给全日量的1/2。第16天将所有大鼠用25%乌拉坦腹腔注射麻醉(0.3 mL/100 g)，断颈处死，冰浴下摘取眼球，沿赤道部剖开，去除眼前节，剥离视网膜组织。

1.5 电镜观察

取大鼠视网膜标本，2.5%戊二醛固定24 h以上，2%锇酸固定1 h，行50%、70%、90%、100%丙酮梯度脱水，每次10 min，Epon812环氧树脂∶纯丙酮=1∶1浸泡24 h，Epon812混合液包埋24 h (60 ℃)，修块定位，超薄切片，醋酸双氧铀和枸缘酸铅双重染色，透射电镜下观察大鼠视网膜超微结构改变。

1.6 光镜观察

取大鼠视网膜标本，4%多聚甲醛固定，石蜡包埋，间断连续切片，切片厚4 μm，HE染色，光镜下观察视网膜形态。

1.7 统计学方法

等级资料用秩和检验，组间比较用q检验。

2 结果

2.1 对大鼠视网膜超微结构的影响

空白对照组：视网膜视细胞形态正常，内、外节线粒体排列整齐；双极细胞正常，仅少数线粒体水肿；节细胞层结构正常。模型对照组：视细胞胞浆水肿，空泡状，其视盘外节部的膜盘线粒体紊乱，基质淡化，形成空泡区，视细胞内的线粒体也有类似变化，部分区域视杆、视锥细胞严重水肿，胞浆崩解；内核层(系双极细胞)间质水肿，核浓缩，胞浆线粒体空泡变，内核层与内网层之间间质水肿，双核细胞内局部水肿，线粒体空泡变；节细胞层内线粒体广泛空泡变，间质水肿，部分节细胞固缩，染色质浓染。滋阴明目丸中剂量组：视盘仅有小的裂隙，视细胞趋于正常；内核层正常，仅个别线粒体空泡变；节细胞内线粒体不同程度的水肿，余正常。威氏克组：视盘正常，其内裂隙更少，视细胞正常；内核正常；节细胞内线粒体水肿，空泡变较模型组稍强。杞菊地黄丸组：视盘外节部线粒体有轻微水肿，少量裂隙；视细胞内线粒体水肿，余正常；双极细胞内线粒体水肿，余正常；节细胞内线粒体水肿，核浓缩。

2.2 对大鼠视网膜组织病理形态的影响

2.2.1 分级标准

“-”级：视网膜形态正常，视杆细胞排列整齐，结构层次清楚。“+”级：视网膜结构层次清楚，视杆细胞排列基本整齐，外核层出现灶性脱落。“++”级：视网膜结构基本清楚，有灶性核浓缩，部分出现淡染，不规则碎核。“+++”级：各层结构不清，出现坏死脱落，外核层稀疏散在，有淡染，不规则破碎细胞核。

2.2.2 各组大鼠视网膜组织病理形态改变情况

观察结果经多个样本的秩和检验，H值为37.813，P

3 讨论

光性视网膜损伤是一渐进性病理过程。视网膜光损伤后可出现视网膜外核层变薄、内外节排列紊乱；光感受器细胞核肿胀，内节线粒体肿胀，外节水肿，RPE顶端出现微绒毛消失，溶酶体增多等病理改变[1]。

本实验观察发现，模型对照组光镜下可见各层结构不清，出现坏死脱落，外核层稀疏散在，有淡染，并可见不规则破碎细胞核。电镜下观察光感受器细胞胞浆水肿，形成空泡，线粒体基质淡化，部分区域细胞严重水肿，胞浆崩解；双极细胞间质水肿，核浓缩，胞浆线粒体空泡变；内核层与内网层之间间质水肿，双核细胞内局部水肿，线粒体空泡变；节细胞层可见节细胞内线粒体广泛空泡变，间质水肿，部分节细胞固缩，染色质浓染。说明本实验条件下可明显破坏视网膜的组织结构。

治疗后观察发现，光镜下滋阴明目丸大、中剂量组视网膜病理形态明显改善，视网膜结构层次渐趋清楚，视杆细胞排列基本整齐，仅部分标本出现外核层灶性脱落、不规则碎核，与模型对照组比较，有统计学意义；滋阴明目丸小剂量组、杞菊地黄丸组及威氏克组病理形态改变尚不明显。而透射电镜显示，滋阴明目丸组、杞菊地黄丸组及威氏克组视网膜超微结构均有明显改善，视盘仅有小的裂隙，视细胞趋于正常；内核层正常；仅个别线粒体空泡变；节细胞内线粒体不同程度的水肿，余正常。说明三类药物对视网膜超微结构的损伤均有修复作用，而以适量的滋阴明目丸作用效果最佳。

参考文献

[1] 谢伯林，王正国，朱佩芳，等.大鼠视网膜光化学损伤的病理特征[J].第三军医大学学报，2000，22(5)：442－445.

[2] 李传课，李 波.滋阴明目丸治疗肝肾阴虚视网膜色素变性与老年黄斑变性的临床观察[J].湖南中医学院学报，2001，21(3)：38－40.

[3] 李 波，邝国平.滋阴明目丸治疗肝肾阴虚萎缩型老年性黄斑变性的临床和实验研究[J].中国中医眼科杂志，2001，11(4)：206－211.

篇10

关键词：物理模型;概念模型;胚乳;种皮;基因型

分析试题时利用模型对试题进行分析有利于学生对解题方法和知识背景的理解。比如，遗传学等相关试题逻辑性强、过程复杂，很难仅通过讲述和分析让学生理解。通过构建具体的模型，突出其知识背景，反映具体的思维过程，学生能更深刻的理解，有利于培养学生的思维能力。以下以两道遗传学试题为例，说明模型构建在解题、析题中的作用。

一、例题一

1.题目：教材中的一道试题

纯种的甜玉米和纯种的非甜玉米实行间行种植，在收获时发现，甜玉米的果穗上结有非甜玉米的籽粒，但在非甜玉米的果穗上找不到甜玉米的籽粒，试说明产生这种现象的原因。（提示：甜和非甜是胚乳的性状，胚乳是由胚珠中的极核和发育而来的。）

2.分析：这部分内容涉及被子植物的双受精原理，题干中又给了提示，所以必须从双受精的知识背景分析，学生才能真正理解。而双受精原理较为复杂，通过构建模型的方法讲解解题过程，有利于学生理解。

3.模型构建如右图（模型一）

4.模型要点及分析：精卵细胞结合决定胚的基因型;1个精细胞与两个极核结合决定胚乳的基因型;同株异花传粉属于自交，不同株异花传粉属于杂交;正反交胚的基因型相同，而胚乳的基因型不同。从模型上直接分析两个不同基因型的植株相互传粉，两个植株上所结种子中，胚的基因型相同，而胚乳和种皮的基因型不同。

在充分分析模型一的基础上，分析不同植株胚以及胚乳的基因型、表现型。通过归纳和分析得到以下模型（模型二）：

通过不同模型的结合和分析，使学生很容易理解该题涉及的知识背景，并且让学生深入掌握种子的形成过程，为遗传学相关内容的学习打好基础。

二、例题二

1.题目：玉米籽粒的胚乳有甜和非甜两个品种，种皮有黄色和白色之分。现将纯种黄种皮甜玉米植株的花粉授给纯种的白种皮非甜玉米植株，所结种子全是白种皮非甜玉米，将这些种子全部种下后自交，结出的种子为黄种皮。请据此回答下列问题：

（1）种皮的颜色中，显性性状是 。

（2）将玉米显性纯合子与隐性类型杂交，再将F1连续自交，种皮颜色的性状分离首先出现在 代所结的种子中，这些种子中表现为白色种皮甜玉米的占 。

2.分析：这是一道涉及植物个体发育和遗传规律的推导题，难度较大，这里有两个难点：一个是两对相对性状显隐性的判断;另一个是种皮和胚相关基因型的分析，由于种皮是母本的体细胞，又是母本的一部分，而胚属于子代的部分，学生不易区分和分析，给答题带来难度。

解题的第一步是判断两对相对性状的显隐性关系，由于母本都是纯种，甜玉米与非甜玉米杂交，子代是非甜玉米，很容易判断非甜对甜显性;如果用同样的方法得出白种皮对黄种皮显性就错了，因为种皮是由珠被发育而来，是母本的一部分，因此种皮的性状一定是白色的。通过模型三可以看出：两对纯合亲本杂交得到F1，种皮属于母本的，性状由母本的基因型决定，种皮里面的胚才是真正的F1，在F1的胚中决定种皮的基因型是杂合的，其表现型则是在F1植株上所结的种子中表现出来，也就是F2种子的种皮，由于F2种子的种皮是黄色的，由此可以判断黄色对白色显性。

在解决这些问题以后，就可以解决第（2）问中两个问题了。通过构建概念模型分析问题就比较容易了，A、a表示种皮的基因，B、b表示非甜和甜的基因，通过模型四可以看出：F1的基因型为AaBb。F1自交得到F2，在F2种子的胚中决定种皮的基因型及其比例是AA：Aa：aa=1：2：1，但其表现型出现在F2植株所结的F3种子上，即种皮的表现型要推迟一代表现。推导在F2植株所结F3种子上种子中表现为白色种皮甜玉米占比例可用合分法，从模型四中可知白种皮（F2）占1/4，而甜玉米（F3）占3/8，就得到所需的答案：3/32。

3.模型构建如下（模型三、模型四）

4.模型要点：亲本的基因型为纯合;不同世代植株上所结种子种皮的世代和决定种皮颜色的基因型及其比例;不同世代植株上所结种子种皮内胚（下一代）中决定种皮颜色的基因型及其比例和决定胚乳味道的基因型及其比例。通过模型分析，学生能更加深刻地理解种子中种皮和胚的关系，在不同世代的种子中，种皮颜色和胚乳味道两对相对性状进行独立分析，不会相互干扰，最后合并综合分析，就不难得出结果了。