张拉式膜结构就是以钢索、钢结构构件等为边界, 通过张拉边界或顶升飞柱等手段给膜面施加压力, 维持设计的形状并承受荷载。它是集建筑学、结构力学、化工学、材料学及计算机学为一体的高科技工程, 通常张拉膜结构包括马鞍形、圆锥形 (伞形) 、拱支承形、脊谷式等, 因此, 它凭借独特的性能和强烈的视觉冲击效果, 很快被人们所亲睐, 从而推动建筑业有条不紊的发展。

张拉膜结构是目前建筑业发展最具有代表性的建筑结构形式, 其膜材自身具有的优越性能, 外观造型奇特, 给人们带来独特的风格, 其主要结构特征如下:

(1) 膜材表面的涂层为惰性材料, 具有较高的不然性能和稳定的化学性能, 耐腐蚀;膜材为半透明的织物, 传热系数低, 具有反射、吸收和透射能力。

(2) 由于膜结构建筑材料重量轻, 且具备张力的机构体系, 因此所创造的结构体系可视空间大, 增加使用面积, 常用于大型体育场馆、入口廊道、会场、公路收费站、加油站等。

(3) 在设计、施工过程中可以围绕使用者的意图出发, 工程效果美观大方。

张拉膜结构首先了解使用者的用途, 通过施工, 把设计者的设计意图通过高强度膜材进行有顺序、有控制的预应力张拉表现出来, 从而形成完美的空间曲面结构体系, 既满足建筑物的使用功能, 又给人们以艺术美的享受。

(1) 膜材在入库前, 根据不同厂家、不同批号对膜材物理性能进行检查, 要求每批膜材提供产品的质量保证书和检测报告, 并对各项技术指标进行进货抽检。

(2) 膜材表面应无针孔, 无明显的皱折和污渍, 不应出现断丝、裂缝和破损等, 色泽不应有差异。

(3) 所有原匹在使用前均有操作人员使用灯光装置全面积进行外观检查。

(4) 膜材上有污垢时, 用布、吸滚轮及溶剂进行清扫。

(5) 膜材搬运或移动时, 用干净的工作手套拖住膜材两端, 必须确认地面无异物时方可平移。

(6) 膜材存储时要放到干燥通风处。

膜材裁剪出图→审核图纸→技术交底→检验→放样→裁剪→膜材预拼装→膜材热熔合→边缘加工→尺寸复核→打孔→清洗→包装。

(1) 膜材裁剪出图时将膜曲面按裁剪线剖分成空间膜面, 然后将膜片展开, 确定实际下料图等。在下料时要充分考虑膜材连接方式, 节点边界情况等。

(2) 在膜材制作加工过程中要对工人做好膜材裁剪的技术交底和服务指导工作, 时刻检查下料尺寸, 对其进行复测和编号, 做好详细记录实测偏差值, 确保尺寸偏差控制在允许范围之内。

(3) 膜片下料完成后进行预拼装并确定热熔合方案, 在正式热熔合加工前要进行焊接试验, 做好热合过程中加工记录, 热熔重叠粘结部分要≥20mm。

(4) 热熔后, 热合缝要均匀饱满, 线条清晰, 宽度不得出现负偏差。膜材周边加强处应平整, 热合后不得有污渍、划伤、破损现象。

(5) 在膜材补强及周边处理工作完成后进行成型尺寸复核, 确保安装顺利。

(6) 根据加工图纸, 用油性笔标注螺栓孔的位置, 用打孔机进行试打, 确认施工时膜材无变形、无缺陷等。

(7) 经检验合格的成品膜体在包装前, 应根据膜体特性、施工方案等确定完善的包装方案, 并在外包装上标记包装内容、使用部位及膜体折叠与展开方向, 确保膜体安装中一次到位。

复核支承结构尺寸→膜安装技术交底→检查安装设备工具到位与否→搭设安装平台→铺设保护布料→展开膜材→连接固定→吊装膜材→调整索及膜收边→张拉成型→调整校正→防水处理→清洗膜面→最后检查→交工验收。

(1) 膜体安装前, 组织安装相关人员对施工方案进行评审, 确定详细的安装作业与安全技术措施, 并做好交底工作。

(2) 复核各支承结构的尺寸, 使每个控制点的安装误差均在设计和规范允许的范围内。

(3) 在组织验收构件的同时要根据场地条件与施工方案搭设膜体安装平台, 要求平台低于膜面安装高度1m, 必要时保护膜材及膜材展开作依托, 每隔2.5m安装一道绳网, 且平行与膜面的展开方向。

(4) 膜材的展开工作要作好清洁工作, 同时对膜材外观, 热熔合缝, 膜体安装辅件等作好施工前的检查、验收。

(5) 膜材就位可依据安装方案, 通过吊车等起重设备就位, 可采用多点整体提升法或分块吊装来实现。

(6) 膜体就位后即可进行调整索及膜收边工作, 使膜体初步成形, 其间应重点控制张拉应力点的位置及膜体张拉过程中可能对支承结构带来的外力影响。

(7) 膜面张拉施工应采取分组分批张拉构件, 施工中准确控制各张拉应力点位置的张拉应力, 逐步张拉到设计值, 同时必须考虑分批张拉前后批次间内应变化, 以及最后张拉批次构件完成后先期张拉构件的内力变化。

(8) 不同的张拉膜构件应根据具体工程实际制定相应的张拉顺序及张拉方法, 并对不同的施工方案进行优化, 然后选取最优方案组织施工。

(9) 膜体成形后要进行校正调整, 根据设计图纸及施工现场应力张拉情况, 可对膜体局部作适当应力调整, 以使膜体形式更趋于完美。

(10) 膜节点部位做为膜结构的亮点及施工控制重点, 膜体就位后要选择适当的节点张拉锚件, 张拉成形后要对具功能要求、美观、防水等作重点检查。

(11) 膜体张拉工作完成后, 项目质检人员要会同监理人员对膜面张力按膜结构设计提供的膜面应力值测试部位和测试工具对膜面进行全面检查验收。

(1) 膜面无渗漏和明显褶皱, 不得有积水。

(2) 膜面颜色均匀, 无明显污染串色。

(3) 连接固定吊点牢固, 排列整齐, 缝线无脱落。

(4) 膜材裁剪时, <10m时, 误差为±4mm, ≥10mm时, 误差为±8mm。

(5) 膜面无大面积拉毛蹭伤。

(6) 周边螺栓安装无损失、无漏拧。

(1) 每天开工前对工人进行安全教育, 对违反安全纪律的人员进行惩罚。

(2) 施工过程中, 要求操作人员必须佩戴安全帽;高空作业人员必须佩戴安全带, 在操作场所按照“高挂低用”的原则使用安全带。

(3) 施工过程中严禁场外人员穿越工作面的水平投影区, 若必须穿过时, 地面工作人员通知空中相应位置的操作人员, 避免空中坠物伤人。

(4) 膜体在空中展开后必须采用牢固的临时固定措施, 防止在施工过程中出现大风及雨雪天气。

由于膜材具有强度高、重量轻的特征, 大大减少了支撑结构构件的强度要求。在施工过程中操作简单, 施工时效快, 膜结构的维修和维护费用低, 综合成本低, 尤其在短期的和大跨度的建筑中就更能体现其经济性。