本工程位于江苏省常州市武进区经济开发区环湖北路9号, 为威雅公学实验学校气膜体育馆项目, 建筑主体为充气膜结构, 配套用房为集装箱 (图1) 。气膜总水平投影占地面积10804m2, 即146m×74m×24m的长方形。室内体育馆分为4个功能区域:3个排球场/羽毛球场和2个网球场, 4个篮球场或女子篮球场, 2个室内足球场 (5人, 小球) , 1个室内足球场 (7人制) 或橄榄球场。充气膜结构外膜为6000N气膜专用膜材 (表面PVF覆膜、材料具防火隔热性能) , 内膜为2700N充气专用膜材 (材料具防火隔热性能) 。

该气膜馆高度达到24m, 在高空作业安装保温棉过程中, 只能等到气膜吹起后才能进行施工, 且项目中没有设置大型物流通道, 无法使用大型机械。

解决措施:首先进行安装方案分析, 为了使安装更加灵活而高效, 不受施工现场场地限制, 在项目中通过利用高空车和可移动式脚手架进行安装, 在实际操作中, 先把保温棉通过膜体底部预留的开口处把它塞进去;而后通过绳子在高空将保温棉拉上来, 固定于在膜内预留的固定点上。

在项目施工期间正值盛夏, 土建工作受制于天气。膜体在未充气时遭遇雨天, 使得铺设于地面的膜面积水, 对施工进度造成影响。

解决措施: (1) 通过安排工人上膜扫水, 将水集中至较低洼的区域, 然后将大面积的水从膜面移除。 (2) 利用鼓风机将膜一部分吹起赶水使水集中, 之后将水集中在一起移除。

在项目中, 由于现场条件限制, 场地狭小, 配套机械单元安装难度大, 无作业空间。

解决措施: (1) 通过将配套机械单元拆分为多个单元运送现场, 然后在现场进行组装, 拼接。 (2) 配套机械单位安装完毕后, 进行初步调试, 以保证运行效果满足相关要求。

解决措施: (1) 严格按照施工图施工, 在钢缆上做好标记, 与图纸上的位置一一对应安装。 (2) 钢缆安装完毕后, 检查是否与地面的锚固系统连接牢固, 以保证气膜的整体稳定性, 达到预期的质量目标。 (3) 在气膜成型后, 钢索位置根据需要做适当调整, 以保证受力均匀、合理。钢索在充气前与膜体连在一起固定在混凝土地梁上的, 但随着膜体的充气过程, 钢索会有所偏移:变得弯曲, 而使其受力不合理。因而, 需要在充气完成后, 根据实际情况重新调整钢索的位置, 保证其呈直线状态:即不弯曲, 使其受力合理, 保障传力路径明确, 符合相关设计要求。

在气膜工程中, 气膜的成型会受周围的环境及气候条件影响, 在环境不利及有大风情况下, 会对气膜的成型形成不利影响, 因此在成型的过程中要把控好气膜成型环境控制。

解决措施: (1) 在对气膜吹气前, 首先要对场地进行清理;在清理过程中, 对可能碰到的尖锐物要做好遮挡措施, 以防膜材被刺破;同时要调试好充气设备, 以保证充气过程的稳定、顺利进行。 (2) 在大风的天气状况下, 尽量避免施工, 以避免在充气过程中对膜体造成不利影响。 (3) 充气过程中, 要始终观察气膜的成型情况:确保膜体始终不会碰到围栏、门或设备等。如出现状况, 要立即停止充气, 清除障碍。 (4) 充气完成后, 要检查造型是否与设计相符, 气压是否达到设计标准, 气膜的稳定性如何, 是否达到相关规定的质量要求。

膜材加工关系到气膜主体的安装质量, 是施工中的一大重点和难点。

解决措施: (1) 在应急门、风管口、机械单元设备等处的膜体连接, 是膜材加工精度控制的重点。要严格按照裁剪图纸加工制作, 裁剪过程尽量减少加工误差, 提高精度, 以保证膜体与其它各部分配件的完美贴合连接。 (2) 当设计图纸与现场尺寸有偏差时, 需及时修改膜裁剪图, 以确保加工后的膜体与现场尺寸相符, 以便于控制安装的质量。

膜体与周圈地梁的连接是施工的难点, 既要保证膜体与土建的连接牢固, 又要保证气膜的整体密闭性。

解决措施:通过在膜材与周圈地梁之间垫上橡胶垫, 膜材上部压上角钢, 用预埋的地脚锚栓固定。

隐蔽工程是工程的重点和难点。在该项目中, 隐蔽工程主要包括了照明线路、信号线路、回风管路、进风管路、预埋锚栓等, 整体工程量大, 安装复杂, 关系到整个施工过程的质量。

解决措施:要求在施工过程中严格参照施工图纸, 对隐蔽工程的各个部位进行一一比对, 再根据现场的实际情况进行一一准确定位, 以确保周圈地梁一次完成浇筑后无任何质量问题。

先做好施工前的现场准备工作, 而后按施工进度计划有序进行:先进行隐蔽工程 (如照明线、信号线、回风管路、进风管路、预埋锚栓等) 的施工, 而后进行土建圈梁的一次性现场浇筑, 接着吊装膜体到位, 将膜铺开, 配套设备相应跟进安装到位, 对膜与设备的连接处要做好气密性处理, 接着对膜体吹气, 待膜体造型达到设计要求后开始固定, 安装钢缆, 完成后做收尾工作。

(1) 膜材铺设作业。在气膜的充气过程中, 可能会与周围的障碍物发生碰撞, 因而要提前将障碍物进行包裹, 以防止尖锐物对膜面造成损坏。还有就是要求使用建筑上用的厚的聚乙烯衬垫将场地铺好, 以防膜面被磨损或污染。用喷漆将膜材各片间的连接位置, 在基础上做好标记。根据膜片对应位置将膜片包装放置到预定位置, 并按照展膜示意图所示方向放置。取下膜片的遮盖。用动力设备 (如吊车、叉车) 拉动插在膜材卷里的专用重型网带。同时要保存好这些网带, 以便以后使用。指挥人员将膜材拉展就位, 并沿锚栓线周长铺开, 膜片整体展开铺在地面上。

膜材安装时需要地面保护, 由于膜材属于软材料, 安装的时候地面需要做防尘保护。将应急门、气锁门、排气口四周的膜材以及角部的膜材铺展开, 以便随后的连接。按照基础上的标记, 将各个部位位置对准, 排好所有的门、出口和角部位置。对好每片膜材上的中心线 (黑点) 。将膜材夹板 (2孔) 的底板插在接口的下面, 穿入螺杆。将另一片膜材重叠上去, 穿入螺杆。最后, 成批地装上夹板的顶板和螺帽。仔细拧紧, 小心螺杆脱扣。拧紧时, 要注意夹板不要压住膜材上带有绳索的一边。使用维修工具中的打孔器, 在底边上对应锚栓的位置处, 打孔。周圈地梁与膜材的锚固主要通过预埋地脚锚栓的方法进行固定连接。

(2) 充气。在施工过程中, 充气是整个安装过程中最重要的一步, 必须在前面所有的工作都已完成且检查完毕后, 才能开始。

将风机置于“ON开启”位置。仔细观察压力的增加。仔细观察气膜的升起, 确保膜体的任何部分都不会碰到围栏、门或机电设备。需要时, 停下充气, 清除障碍。当充气压力达到预计的250Pa时, 保持现有状态。进入气膜建筑。对于有悬挑的气膜建筑, 掀开室内地面覆盖, 在各个角上和门的附近放置沙袋或钉板条, 来增加密封效果。有内膜的气膜建筑, 在充气时, 要仔细检查, 确保内膜与外膜是隔离开的, 并能产生绝缘空间。当控制板上的压力值显示为80Pa时, 可关闭控制系统。用风门来保持此压力值, 但此时要对所有的锚固和钢网进行外观检查。如果所有的部件都做过检查, 则可通过风门将气膜内压力保持在控制板所显示的压力值。如果压力超过显示值, 关闭主风机上的风门。同时电工要检查所有电机上的实际电流是否和铭牌上的数据一致。

在气膜成型后, 按照图纸设计要求将应急门与膜材连接处进行连接, 同时安装应急门的固定钢缆。在气膜成型后, 按照图纸设计要求将气膜与女儿墙连接部分进行连接, 如图1所示。

保温系统主要是在气膜的内、外膜之间安装保温棉。由于该项目气膜的高度达24m高, 需要借助高空车和可移动脚手架进行高空作业。

在充气完成后, 气膜内部需要安装保温系统, 以减少冷量和热量的损失, 使气膜建筑具备优异的保温效果。安装保温棉过程需要搭建较高的脚手架, 搭建要求牢固可靠。保温棉按照标号进行分类放置。

本工程采用柱式泛光照明, 需要在土建的时候将预留的电源线埋于电线沟中, 并按照编号就位。

照明系统安装根据合同要求进行安装, 一般分为柱式照明和吊式照明。

柱式照明安装方法如下:首先在场地内按照设计图纸进行确定点位, 然后确定柱灯安装位置。然后将照明灯具安装到位。在进行灯柱基础的安装工作, 要求基座于地面和地梁都要固定牢固。电钻打孔位置精确无误差, 并将洞内灰尘清理干净, 使用化学螺栓固定。

智能管理系统就位于气膜的最北端配套用房中, 距离机械单元和空调系统距离很远, 达到150m以上。距离长, 信号衰减严重, 需要加装放大器来保障通讯信号准确无误的畅通。

在气膜整体安装完毕后, 需要对项目进行调试, 预设气膜在不同天气情况下的压力调节, 实现气膜系统的完全自动控制, 实现电脑开关灯、空调、广播、视频监控等功能, 调试氧气浓度检测仪。自由的控制风门大小, 回风新风系统匹配等。

在充气膜结构体育馆建筑的施工过程中, 其主要难点是:隐蔽工程的安装, 气膜主体的安装, 土建的施工及配套设施的安装施工。随着国家大力提倡绿色节能建筑, 相信未来充气膜结构建筑一定会越来越多地普及开来。