1. 膜结构的施工技术设计

一项膜结构工程的设计能否得以完美实施,施工安装起着关键作用.由于膜结构是以柔性材料为主要受力构件的表面张力结构,安装时的张拉顺序,预张力的施加方式及量级等等都会影响到曲面的成型形状,影响到结构的刚度和稳定性.如果说膜结构的全过程分析包括形态分析(找形),荷载态分析以及裁 剪分析的话,从工程设计的角度来看,膜结构的设计全过程还应在形状设计,构件设计的基础上加上细部连接设计,裁剪设计和施工技术设计.在这里,施工技术设计主要是为膜结构的安装提供技术准备.

2．膜结构的施工技术设计需要解决以下问题:

1. 明确成品膜在安装现场的展开方向;相应地,膜在工厂加工后的折叠包装方向要与此相对应;

2. 吊装或提升的方法;安装所需的机械设备; 技术人员及安装工人的分工安排;

3. 预张力的施加方式,张拉顺序,加载量级;

4. 与土建,设备,装修等工种在作业现场的协调.  施工技术设计应尽可能周详,中,大型工程要选择典型单元进行试安装,以便及早发现问题,寻求相应的解决方法,以减少正式安装时的现场耽搁,确保工期和安装,张拉的质量.

3. 膜结构的安装过程及注意事项

(1)膜结构的施工安装过程大体如下:

1. 在基础工程或主体结构施工完成后,进行膜支承结构的安装,并完成局部补油漆,进行防火处理等;

2. 测量支承结构及连接节点的几何并与设计值比较,对找形结果进行必要的修正;按修正后的形状进行裁剪设计,加工制作膜面;如膜面先于支承结构完工已开始制作,应通过其他方案如更换连接件等规格等来纠正偏差;

3. 将加工好的膜成品按施工组织设计的要求折叠,包装, 并做好标示;运输至安装现场;

4. 清理现场,在地面铺垫保护材料;向工人讲解工序及分工;展开膜面,进行如在膜面打孔,穿钢索,安装膜角节点板或膜夹板等准备工作;在支承结构上绑扎绳网以临时支承展开的膜面;

5. 准备工作就绪后,吊装机械就位,吊装并对角点作临时固定;

6. 逐步均衡张拉, 给膜面施加预张力;

7. 对边角及有褶皱的区域进行局部张拉调节,并固定膜面及节点;完成雨水系统安装及防水覆盖等;

8. 清洗内外膜表面.

(2) 膜结构安装的注意事项:  为提高安装张拉的质量,避免工程事故,膜结构在施工安装过程中需注意以下事项:

1. 要在支承

结构的构件表面的油漆干后才开始安装膜面,以防止膜面因油漆而粘结在支承构件上,膜面受到污染,甚至因粘结造成局部应力集中导致膜面撕裂;

2. 吊装或提升膜面时,要特别注意膜面不要被尖锐物体刮破或划伤,对膜面提升过程中有可能接触到的突出部位要用柔软物体包住作为保护;

3. 吊装时要注意膜面的应力分布均匀,必要时可在膜上焊接连续的"吊装搭扣",用两片钢板夹紧搭扣来吊装(参见图6f);焊接"吊装搭扣"时要注意其焊接的方向,以保证吊装时焊缝处是受拉,避免焊缝受剥离.吊装时的移动过程应缓慢,平稳,并有工人从不同角度以拉绳协助控制膜的移动;大面积膜面的吊装应选择晴朗无风的天气进行,于三级或气温低于4度时不宜进行安装;应尽可能用机械设备吊装,人工提升时要注意尽量少让膜面折叠,挤揉,以免在膜面上留下折痕;

4.吊装就位后,要及时固定膜边角;当天不能完成张拉的,也要采取相应的安全措施,防止夜间大风或因降雨积水造成膜面撕裂分张拉尚未张紧的膜面也易积水,要及时清理,

5. 整个安装过程要严格安照施工技术设计进行,做到有条不紊;作业过程中安装指导人员要经常检查整个膜面,密切监控膜面的应力情况,防止因局部应力集中或超张拉造成意外;高空作业,要确保人身安全.

(3) 膜结构的施工安装方法及实例

膜结构的安装方法因结构类型和场地情况的不同而有所区别.对于刚性边界的膜结构,可采用就近地面张拉,连同边界构件一起吊装的方法;也可采用现场空中拼装,空中张拉的方法.柔性边界的膜结构, 一般都采用现场吊装就位后再逐步张拉的安装方法.下面通过三个实例分别加以说明.

1. 异位张拉吊装法

一刚性边界的膜结构,采用就近地面张拉,连同边界构件一起吊装的方法进行安装,异位张拉吊装法的张拉过程在地面完成,操作方便,省时省力;但吊装时需要大型起重设备,且需要 有相应的作业空间.  a. 就近地面张拉 b. 吊装单元 c. 就位固定 d. 完工后的情形

2. 空中拼装张拉法

某刚性边界膜结构工程, 建于两栋商业建筑之间.支承结构从一栋建筑物的立面上挑出,挑出距离为16 m. 受工地条件限制,如将结构拼装成单元后,将无法起吊; 故采用空中拼装,空中张拉法包括: 安装支承结构;安装膜夹板;布置绳网;临时固定膜边角;张拉膜面;调整边角褶皱;清洗膜面;内部装修等.  a. 安装支承结构 b. 安装膜夹板 c. 布置绳网 d. 临时固定膜边角 e. 张拉膜面 f. 调整边角褶皱 g. 清洗膜面 h. 完成装修后的内景

3. 吊装就位逐步张拉法

是一个刚架支承柔性边界膜结构的安装过程.该工程为一跳水池的屋盖,膜面为单体,面积1500 m 2 , 支承结构为拱形骨架.采用两台100 t吊车同步起吊,待膜面吊装就位后再逐步张拉边缘钢索和膜节点板,给膜面施加预张力.其安装张拉过程包括:支承结构吊装;膜展开准备;同步起吊;吊装就位;临时固定;张拉,调整;清洗,完工交付等.  a. 支承结构吊装 b. 膜展开准备 c. 两台吊车同步起吊 d. 吊装就位 e. 临时固定 f. 有待剪去的吊装搭扣 g. 张拉,调整 h. 完工后的情形  a. 手葫芦 b. 张拉束带  用于柔性边界膜结构角点张拉的设备  a. 夹具 b. 特制张拉器具  用于刚性边界膜结构边界张拉的设备

4. 膜结构的使用维护

在膜面张拉完成并清洗干净后,即可验收,交付使用.在交付的同时,膜结构承建商需要向业主提供使用,维护手册及质量保证书.使用维护手册中要详细列明工程概况,设计工况参数,膜材及其他材料的性能指标,使用注意事项,检修及清洗的周期及方法,修补工具,修补材料和修补方法等等,必要时需提供备用的修补材料. 膜结构在使用过程中,禁止接触化学溶剂;不允许有火源,热源靠近膜面;要防止利器割破,硬物蹭伤;禁止在膜面上堆放物件;膜面不允许上人.  膜结构的检查与维护宜在每年的雨季及雪季之前各进行一次;如遇大风,暴雨暴雪等恶劣天气过程,也应及时进行检查.检查的内容包括查看膜面是否有破损,涂层是否有脱落(主要是针对PVC膜材),膜面的接缝是否完好;角点的连接件是否有磨损,松动或锈蚀现象;排水系统是否畅通;膜面是否有松弛;膜结构的施工安装与维护 周围是否有其它物体或构筑物会影响到膜结构的安全,等等.使用PVC膜材的膜结构,在交付使用半年左右应进行二次张拉,以给膜面补充预张力,抵消因膜材料的蠕变而造成的膜面张力损失. 膜结构的检查维护工作一般由专业膜结构公司会同业主共同进行.检查时要作好记录并清洗膜面,发现问题要及时修补.