贵港体育中心位于广西贵港市港北区荷城路与迎宾大道交界处西北面, 占地面积为314 050 m2。体育场整个造型如莲蓬上一颗颗突起的莲子, 西看台建筑高度最高点48.0 m, 东看台建筑高度最高点34.4 m。体育中心建筑结构由钢、索、膜结构支撑组合而成, 其中屋盖结构的平面投影呈椭圆形 (图1) 。索膜结构的膜材料分别选用PTFE膜材和ETFE膜材。PTFE膜展开面积为12 504 m2, ETFE膜展开面积为5 656 m2。

由钢结构构件安装固定形成稳定的结构体系, 将各种高强薄膜材料 (PTFE、ETFE) 、加固构件、钢拉索及锚固系统组成空间结构形式, 通过支柱与钢在膜材中施加张力以实现稳定的状态, 从而将优美的膜结构造型覆盖在钢结构表面。本施工工艺具有施工精度高、结构性能强、表现力丰富的特点[1,2]。

现场踏勘→施工人员进场→起重设备进场→膜面运至现场保管、膜面安装工具进场→操作搁置平台搭设→绳网拉设→膜块就位→膜面展开→周边固定→提升膜面→调整及张拉膜面→膜结构验收

1) 提前准备膜结构安装过程中需要的工具。

2) 施工前, 施工单位应对安装图纸进行会审, 完善吊装和安装方案, 对施工现场操作人员就质量要求和质量标准进行技术交底。安装前对原材料进行复核, 保证膜尺寸与钢结构部分相对尺寸相吻合。

膜安装用施工排架主要目的是为施工人员提供安全站立平台, 施工排架可独立设置, 通过φ16 mm钢丝绳连成整体。施工排架自身稳定性应足够且有足够的操作空间, 并不阻碍膜安装。

1) 总平面布置原则:节约用地, 便利安装, 方便生产, 便于管理。

2) 安装场地布置:在体育场看台内、外侧设置膜单元堆放区, 便于膜单元在现场的安装和保护以及安装过程中设备和材料的倒运。此外, 在位于结构正下方看台, 并向外延伸30 m处, 设置膜单元折叠、吊装场地, 场地须整洁、干净, 无其他专业施工。

1) 汽车吊位于吊装作业区。吊装作业区设置在场内、外, 场地须平整、坚实, 无其他专业施工。

2) 电焊机、切割机、台钻等置于库房内, 以便于零星材料的加工。

3) 附件布置:将膜单元安装用的附件置于库房内, 由专人保管, 待用。

4) 膜单元布置:为便于膜成品在现场的保护和减少安装过程中的倒运次数, 膜单元在钢结构安装完毕并验收合格后, 按现场实际施工进度分批进场, 预先将施工场地清洁整理, 所有与膜安装无关的材料、设备需清理干净。

5) 第1批膜单元运至现场后, 采用汽车吊, 将膜及卷筒吊装至地面, 卷筒两端放置于安装有万向轮的可移动支架上, 移动钢支架和卷筒, 按组装位置就位, 以便于膜展开安装, 同时注意成品保护, 现场预先制作临时支架, 便于膜单元卷筒布置、固定[3,4,5]。

1) 钢结构主体及涂装工程施工完成并验收合格。

2) 保证材料运至现场时进出材料堆场的道路及二次搬运道路通畅。

3) 现场施工用电100 k VA, 设置配电箱1个, 配置自来水。

4) 膜片吊装作业半径往外扩10 m范围, 严禁其他专业同时施工, 清理干净吊装区域其他专业的建筑材料、设备和建筑垃圾, 杜绝因场地原因污染膜片的问题。

5) 膜吊装、展开区域下方严禁其他专业人员进入, 以免造成膜片损伤和污染或造成人员伤害。

1) 钢结构专业应在土建基础施工时开始跟踪监测, 以消除因基础误差而对钢结构安装产生的影响。

2) 在钢结构生产时, 应对制作过程进行全程跟踪控制, 特别是膜结构安装的相关节点, 确保钢构件精度。

3) 在钢结构安装时应根据现场情况提出安装误差方案, 并在安装时全程监控。

1) 把铺放膜的区域清理干净, 将突出地面的钢筋头、管子头和有锐角的物件割除, 同时清洗干净地面污染物。

2) 在展开膜单元区域铺设验收合格的保护膜, 并设置好防护绳。

3) 采用人工方式, 将要安装的膜单元从膜单元堆放场运至安装位置, 并在地面铺设铺地膜。

4) 打开膜包装, 按工艺顺序把膜单元铺开 (图2) , 然后进行膜单元复核, 核对其四周尺寸、搭接方向、开孔位置、热合缝是否满足设计要求, 检查膜表面是否破损, 有无瑕疵和污染情况, 做好检验记录, 全部合格后方可进入下一道工序。

5) 将PTFE膜单元放在安装位置正下方的铺地膜上, 组装夹板、张拉螺杆, 挂大绳。

6) 为保障高空作业时施工人员的安全, 在主体钢结构的下弦铺设木板和挂设安全绳, 作为操作人员挂设安全带的生命线。

7) 检查、清理膜单元与钢结构接触的表面, 将残留的飞溅物、尖角清除并打磨光滑。

按展开逆向将膜单元进行折叠或卷轴, 根据PTFE膜材特性, 折叠部位需加充气软管或塑料管, 折叠或卷轴完成临时打包后进行吊装。

根据现场的实际情况, 选择吊车或卷扬机进行吊装, 将PTFE膜单元吊装至安装区域 (图3) 。膜单元吊运到指定位置后, 根据折叠逆向顺序把膜单元展开。同时根据设计要求将膜的夹具、螺杆和膜单元连接部位进行拼装, 拼装结束后通过工装夹板和钢拱的边界进行临时拉结[6,7]。

1) 膜材为PTFE的膜屋面能承受较大的张拉应力, 安装完成后, PTFE膜屋面可当工人的临时施工平台使用, 而材质为ETFE的膜结构不能承受较大的张拉应力。因此, 当2种材料同时使用时, 其安装顺序为先高后低, 先中间后两边, 先PTFE后ETFE。

2) 膜单元展开和组装时, 指定专人负责统一指挥, 操作人员到各自负责区域后, 按照要求进行组装和安装 (图4) 。

3) 吊车将膜单元提升至主体钢结构上的锥体标准单元上, 在提升过程中, 地面工作人员要用毛巾将膜片内面的污渍清擦干净。

4) 高空作业人员将膜单元铺平盖在锥体钢构上, 并用2道大绳十字交叉临时揽住膜单元, 为保证膜单元受力均衡及安装快捷, 膜单元四边应同时安装。同时为保证膜片安装位置正确, 在安装膜边夹板、螺栓时, 要先将膜边拉伸, 当膜孔位与绷膜板的孔位对正后, 再安装铝夹板及螺栓。

5) 根据当地室外热合实验确定热合时间、热合温度并进行盖口封合, 最终应做到严密、无渗漏的标准。

6) 所有上述工作完成后进行膜单元表面清理, 将PTFE膜表面上多余的膜材、橡胶绳、螺栓等杂物清理干净, 用毛巾擦掉膜片上的浮尘。

因ETFE单片面积均很小, 质量很轻, 且承载力较小不能上人, 故可将膜单元吊装至高空进行展开、组装和安装。

1) 将需要安装的ETFE膜单元, 采用人工转运的方式从堆放场运至安装位置, 铺设工作人员高空行走及安装安全网, 网眼承受荷载应不低于200 kg/m2。

2) 检查清理膜单元与索网四周接触的表面, 将残留的飞溅物、尖角清除并打磨光滑, 将钢索穿在膜片内。

1) 安装人员到各自分工的位置就位后, 准备好工具, 用吊车将ETFE膜单元和所属的连接索吊装至安装单元上并临时放置在安全网上 (图5) 。

2) 安装人员将ETFE膜单元展开, 展开的各边与上面的膜附属钢结构吻合。展开膜的过程中, 应确保膜面清洁无污染。将膜单元全部展开后, 根据设计要求复核膜单元周边尺寸、搭接方向、开孔位置、热合缝是否达到要求, 确保膜面无破损、无瑕疵及无污染, 做好检验记录, 全部合格后方可进入安装连接索工序。

3) 安装人员在天沟及钢箱梁上将连接索安装就位后, 拆除安全网。根据设计要求, 对膜的夹板、拉力螺钉与膜元件的连接件进行组装, 然后依次进行其他ETFE膜单元安装。

4) 进行ETFE膜单元表面清理, 将膜表面上多余的膜材、橡胶绳、螺栓等杂物清理干净, 用毛巾擦掉膜片上的浮尘。

1) 膜作为一种新型建筑材料, 具有强度高、使用年限长、易造型, 但又易划伤、污染的特点, 因此施工过程应对各个环节进行严格把控。参与膜工程施工的施工人员应掌握各个膜单元节点的连接形式, 并通过专业培训和专业安全教育后才能进入现场。

2) 在膜表面安装之前, 检查与膜表面有关的所有连接点, 以确保没有飞溅、毛刺等现象, 并用棉布覆盖膜的周围部分。

3) 膜片打开后, 必须检查孔位是否正确, 膜面有无伤痕和污染。

4) 周边螺栓固定完成后, 应逐一进行核查, 避免出现螺栓缺少、漏拧的现象。

5) 当进行夹板安装时, 必须确保膜的边缘接触到上夹板的外侧, 如胶片线位于两夹板的中间, 应立即停止并及时处理张力。

6) 膜面的保护要贯穿从运输、起吊、展开到安装的全过程。

7) 充分掌握天气预报, 合理安排各膜单元的起吊时间, 展开膜单元时应临时固定。在温度低于4℃时, 应停止膜单元安装工作。

8) 安装人员必须穿软底鞋进行作业, 同时保证鞋底无污染物, 严禁穿皮鞋或鞋底较硬的鞋子在膜面上行走。在膜片安装时, 不得随意丢掷工具, 以免损坏薄膜表面。固定膜边界螺栓时, 禁止使用活络扳手进行拧紧。所有的工具必须放在工具袋里, 零散物件必须放在容器内, 以防散落。严禁施工人员双手拿物体进行上下行走, 严禁使用有缺陷的工具[8]。

大跨度膜结构已被广泛百富策略白菜网于体育馆等大型公共建筑, 其中ETFE和PTFE膜材料更是在工程中取得了良好的百富策略白菜网效果。大跨度膜结构屋面, 具有工厂集中加工、机械化施工、安装效率高、无湿作业、无污染、较少影响屋顶以下分部工程施工的优点, 属绿色施工范畴, 符合当代建筑的发展趋势, 值得广泛推广。