20世纪90年代，索膜结构建筑在我国开始百富策略白菜网，最早百富策略白菜网的几个代表工程有上海八万人体院场、上海虹口足球场、青岛颐中体育场、芜湖奥体中心等项目。20多年来，索膜结构在我国得到长足发展，在大型体育场馆、展览馆、航空、铁路、文化娱乐等公共建筑中得到广泛百富策略白菜网。同时，研究人员围绕膜结构的材料性能、计算理论、计算软件开发、设计方法、结构体系创新与百富策略白菜网、施工成形方法等进行了一系列的研究，取得了很多成果[1]。

然而，索膜结构破坏事故时有发生，强风作用下膜结构掀起，强风卷起的尖锐异物导致膜面撕裂破坏，积雪造成膜结构垮塌，膜面预应力损失造成膜面松弛、积水，节点构造不合理造成膜面漏水，长期荷载作用下膜材料松弛、徐变和老化，钢索在使用过程中由于内腐蚀、断丝、磨损等造成索的断裂破坏。由于既有索膜结构维护技术相对落后，早期建造的索膜结构相继出现各种结构性能方面的问题，检测和评估既有索膜结构性能日显重要[2,3]。

文中通过对某既有索膜结构体育场检测评估中相关问题的讨论，总结既有索膜结构主要损伤类型，从技术和管理方面对既有索膜结构的维护保养提出了建议。

某既有索膜结构体育场采用双塔柱大搭架钢管桁架结构，利用已做好的混凝土结构柱作为双向桁架的后撑支座，桁架前端支撑在跨度为210m的大搭架上，两端独立的塔柱通过7根缆索连接大搭架组成整个受力结构体系，上部由57个飞柱帽组成整体膜结构。大搭架上下弦杆截面为φ402mm×16mm，竖腹杆、斜腹杆截面为φ140mm×5mm。双向桁架高度约1.2m，双向桁架上下弦杆主要截面为φ273mm×10mm，腹杆截面主要为φ114mm×5mm。塔柱高度为30m，弦杆截面为φ180mm×8mm，腹杆截面为φ89mm×4mm。主体钢结构材料采用Q235B，膜材采用PVDF1202T，索材料采用公称抗拉强度大于1670MPa的钢丝绳，膜压板采用牌号6061T6的铝合金。结构现状见图1。

膜面外观损伤主要包括：膜面破损裂缝、边界撕裂、松弛积水、膜面污染等，膜面外观普查发现的典型损伤情况如图2所示。表1总结了既有索膜结构的损伤种类，并对其安全危害程度进行了定性评估。

索和膜的松弛均会引起结构变形，通过全站仪测量控制点几何位置并与原图纸进行对比，构建实际结构计算模型，复核结构内力与原结构的变化情况，可以评价索膜结构应力变化的情况。

膜材料具有各向异性，长期荷载作用下易产生徐变、松弛和老化等现象，通过现场检测膜面应力可以评估长期荷载作用下膜面的力学性能。由于在膜结构边界和节点位置存在应力集中，因此要特别关注这些位置膜应力的变化情况，若这些位置存在破损，维修过程中要重点进行承载力评估。

该结构膜面应力设计值为30N/cm，此次膜面应力检测采用TETKOMAT丝网张力计进行。选取6个膜单元进行膜面应力检测，每个膜单元选取4片模块，每片模块选取2～3个测点进行膜面应力检测，每个测点分别进行径向和纬向膜面应力检测。膜面径向应力实测值在15～30N/cm之间，径向膜应力测点合格率为9.4%；膜面纬向应力实测值在15～30N/cm之间，纬向膜应力测点合格率为1.6%。

根据DG/T J08-2019-2007《膜结构检测技术规程》规定“膜面预张拉的实测值与设计值误差应在0%～+100%之间，超出这一范围的测点数量不应超过总测点数量的10%，并且最大相对误差不应该超过-50%～+150%范围”。此次膜面应力检测仅有5.5%的测点满足0%～+100%范围；99%的检测点最大相对误差在-50%～+150%范围。

索外观损伤主要包括：拉索松弛、锚具锈蚀、基础开裂、护套损伤等。文中1总结了既有索膜结构损伤种类，并对其安全危害程度进行了定性评估。

该体育场共16根索，南北对称布置，根据原设计图纸JGS1的预张力为250k N,JGS1a的预张力为390k N,JGS2的预张力为450k N,JGS4的预张力为170k N,JGS5的预张力为200k N,JGS6的预张力为190k N。此次索力检测采用振动法，其原理是基于弦振动理论，索拉力与自振频率之间的简单关系，因此可以由实测的自振频率计算得到索力。通过加速度传感器测定其振动频率，每根索测2次，分别为环境激励和强迫激励，每次索力检测持续时间为10min，中间间隔5min，索力与频率的关系公式：

式中，T为索的拉力；m为索的线密度；l为索的计算长度；fn为索的第n阶固有频率。

在结构南侧和北侧各选取5根索进行索力检测，检测结果详见表2。其环境激励和强迫激励时程见图3、图4。根据规范DG/T J08-2019-2007《膜结构检测技术规程》规定“钢索索力与设计值的相对误差应在-10%～+30%之间”，此次检测的10根索力大小与设计值的百分比在26.7%～50.8%之间，不满足规范要求。

采用MIDAS GEN计算程序[4]，根据原竣工图纸和现场检测结果，对结构进行承载能力验算。现场检测结果表明结构索实测预拉力与设计预拉力存在差别，因此分别按照索力实测值（下文中简称模型1）和索力设计值（下文中简称模型2）建立模型，并对两个模型自振特性进行比较。模型前10阶自振特性见表3，模型1前6阶振型动态显示见图5，模型2振型特性与模型1类似。根据两个模型自振特性对比，前10阶振型基本类似，实测索力模型自振周期略大于设计索力模型，说明由于结构索预应力损失导致结构整体刚度略微减小。通过计算发现，对该类结构进行动力分析时，应考虑高阶振型参与的影响[5]。

根据JGJ 7-2010《空间网格结构技术规程》相关规定[6]，结构在恒载与活荷载标准值作用下挠度值不应超过悬挑跨度的1/125。计算得到实测索力模型在恒荷载与活荷载标准值作用下节点的最大竖向位移为230mm如图6所示，与允许值229mm(28.634m/125）相差不大，基本满足规程要求。在恒荷载与风荷载标准值作用下节点的最大竖向位移为122mm见图7，小于允许值229mm(28.634m/125），满足规程要求。

计算得到各荷载组合作用下网架杆件内力后，按照JGJ 7-2010《空间网格结构技术规程》相关规定进行杆件承载能力验算。大搭架上下弦杆应力比在0.15～1.7之间，约有15%的杆件应力比大于1,约30%的杆件应力比小于0.4，部分杆件承载力不满足规范要求；大搭架腹杆应力比在0.1～0.95之间，约15%的杆件应力比大于0.65,约20%的杆件应力比小于0.35，杆件承载力均满足规范要求。双向桁架上下弦杆应力比在0.15～1.04之间，约20%的杆件应力比大于0.6,20%的杆件应力比小于0.35，个别杆件承载力不满足规范要求；双向桁架腹件应力比在0.1～0.95之间，约12%的杆件应力比大于0.6,50%的杆件应力比小于0.25，杆件承载力均满足规范要求。

膜结构作为一种高分子复合材料，具有明显的粘弹性和非线性，其力学性能受老化、温度、湿度、紫外线等因素影响比较大，随温度增加，膜材抗拉强度和弹性模量逐渐减小；老化后膜材抗拉强度减小，同时存在明显软化现象。因此，需对膜结构考虑其弹塑性及黏弹性性能的精细化材料模型，进行长期徐变导致的应力松弛分析预测，同时进行新型薄膜材料性能的研究，在使用过程中要加强对膜结构定期清洁维护保养。

通过对该结构检测与鉴定，发现由于对膜结构欠缺维护保养，导致膜面存在破损、裂缝，膜面杂物堆积，大部分膜存在应力损失。索结构锚具锈蚀严重，基础存在开裂现象，部分索护套损伤导致索钢丝锈蚀，索预应力实测值与设计值百分比在26.7%～50.8%之间。主体钢结构构件多处锈蚀严重，涂层脱落。实测索力模型与设计索力模型前10阶振型基本类似，实测索预力模型的自振周期略高于设计索拉力模型，说明由于结构预拉力损失导致结构整体刚度略微减小。实测索力模型结构变形满足规范要求，部分杆件承载能力不满足规范要求。

随着膜结构在我国大量的使用，我国对膜结构的设计计算理论的研究取得的一定成果，并开发了多个具备自主知识产权的计算软件，编制了相应的膜材料规程、膜结构技术规程、膜结构监测标准，取得了较大的进步。然而，几乎每年都会发生一些膜结构破坏事故，其原因除了膜材料和结构效应复杂以外，与业主在使用过程中缺乏正确的维护保养有关。