科威特大学城5A&B基础设施项目是我公司在国外的第一个大型市政工程项目，停车棚占了整个项目的很大一部分。停车棚总面积为20万m2，分布在55个停车场，合同金额约3.2亿人民币。车棚分为A、B、C和D四种类型，主体由钢结构，拉索，PTFE膜材以及零部件组成。项目所在地科威特王国是典型的高温沙漠地区，经常有强风沙尘暴天气，而且由于沙漠地区的特殊性，昼夜温差较大。

公司在2012年中标后，开始探索索膜结构以及钢结构如何适应高温沙漠地区的恶劣环境的方法，研究索膜结构的性能特点，充分发挥各自材料的独特优势，达到外观、质量、造价的协调统一。从2013年1月立项开始到2015年12月车棚加工安装顺利进行，经过三年的研究，取得了以下成果。

(1）确定膜材预应力荷载

确定膜材预应力的大小对于索膜结构形式的选择而言是最关键的一步，根据规范要求必须满足以下条件：

(1)膜材预应力的着力点必须分布在膜材的各个方位，以避免膜材表面出现扭曲变形而影响美观度；(2)膜材预应力的张拉程度必须充分，以避免现场安装时需要进行二次张拉；另外通过合理的车棚膜面坡度设计及预应力张拉，可达到理想的外观效果；(3)保证膜材在预应力的施加过程中处于合理弹性范围内，避免产生结构性损坏；

项目部通过分析测试实验的数据和曲线，确定了膜材预应力施加范围，如图所示（图1）。

(2）温度荷载确定

温度对膜结构的影响没有在合同规范中提到，由于其材料的特殊性，受温度影响较小；而对于钢结构而言，由于其导热性能好，受温度影响热胀冷缩比较明显，尤其是对于结构造型比较复杂而且温度因素影响比较大的车棚结构应当考虑温度荷载，作为结构可变荷载之一。

我们通过检索科威特的历史温度记录发现,极端高温出现在2012年7月31日，达到53.8℃,而极端低温6℃出现在在1964年1月6日。

另外参考大学城项目群另外一个项目的规范资料得知温度变化范围为67℃。[来源:2.2条规范III-2/08630大学工程和石油,沙巴Al-Salem大学城,科威特大学)。

我们根据实际情况，认为温度荷载应考虑安装时的温度与最高温度或最低温度的温差效应，最终确定42度为温度荷载的温差变化范围。

(3）雨水荷载以及解决积水问题的方案比选

由于合同规范未提及雨水荷载,我们通过调查美国土木/SEI 55-10膜结构标准来确定雨水荷载。通过检索历史降雨量发现科威特从1900-2009年间平均月降水量的分布情况，如图2所示。

根据实际情况，未来车棚维修人员将不会在雨天进行施工作业，因此在荷载组合时检修荷载和雨水荷载不考虑同时出现，但是要对雨水荷载做积水水洼受力分析。

为解决膜材在雨水荷载下的积水问题，项目部通过对车棚跨度的研究以及膜材张拉形式的分析提出以下几种解决方案：

方案一：替换膜材材质，将不透水膜材替换为能穿透雨水的膜材

优点：完全按照合同图的跨度和尺寸，不改变原来设计图的设计概念。

缺点：材料虽满足遮阳要求但是在下雨时候会出现渗液低落。

方案二：增加一根钢立柱，使其膜材坡度变陡，避免积水点

优点：建筑形式美观，合理避免了积水问题。

缺点：增加钢柱材料。

方案三：增加一根斜立柱，抬高原积水点

优点：改动较小，尽可能保持设计原状态。

缺点：增加斜钢柱材料，影响美观。

方案四：将中间立柱位置向中间移动，重新调整坡度

优点：建筑形式美观，且对膜材张拉成型比较有利。

缺点：改变了原设计，车棚高度提高了1.5m。

方案五：将大跨度的车棚单体拆分成两个同样大的小型车棚单体

优点：建筑形式美观，且对膜材张拉成型比较有利。

缺点：改变了原设计的大跨度需求。

项目部通过过向业主进行多次技术汇报，阐明了五种方案都可以解决因为大跨度产生的积水问题及相应的优缺点，最终业主监理确定方案五为积水问题解决方案并付诸实施。

(1）通过设计优化减少钢材量使用量

在最初设计阶段，我们通过对合同图纸的学习和建模，发现Type-B&Type-C的立柱尺寸较大，形象笨重，不符合车棚轻盈的设计理念，我们通过向业主汇报并且提出了多种方案优化，最终业主同意用尺寸小的立柱并付诸实施，直接减少了立柱方面30%的用钢量，带来直接经济效益。

(2）通过设计优化替换材料

按照合同图纸Type-D的挑梁边缘与立柱顶使用一根不锈钢拉索相连，拉索属于柔性可弯曲材料，只有抗拉作业，而挑梁处做受力分析时发现由于风荷载的作用，挑梁边缘会有向上的力产生，而拉索不能起到抗压作用。我们建议用尺寸近似的钢管代替拉索，这样既可以抗拉，也可以抗压。业主最终同意此提案，这样永久材料由拉索替换成了钢管，降低了成本。

项目部对PTFE膜结构在耐高温、强风、抗老化方面进行了深入研究，对相关领域的市场进行了开拓，为公司在以后市政房建项目中积累经验，进一步拓展类似地区的非水电市场具有重要意义。

膜结构是建筑结构中新发展起来的一种形式，它以性能优良的织物为材料，可以形成具有一定刚度、能够覆盖大跨度空间的结构体系。索膜结构具有易建、易拆、易搬迁、易更新、美观、充分利用阳光和空气以及与自然环境融合等特点。膜结构是随着现代科学技术发展起来的全新建筑技术表现形式，是材料科学、建筑学、结构力学以及现代环境学高速发展的综合产物。

5A&B项目成功运用索膜结构完成车棚的加工制作，为以后公司可以开拓更广阔，更高端的市场奠定了基础，科研累计的经验以及资源可以用于如大型体育场馆、入口廊道、购物场、娱乐场、停车场、展览会场、植物观光园等建筑的建设，推广百富策略白菜网范围前景广阔。

合同管理经验。项目管理上，一方面要求我们熟悉合同规范及对应的美标英标等其他相关规范，了解车棚的功能性及结构性要求及设计图纸。如合同规范里的焊接规范要参照美标中的AWS焊缝规范，风荷载规范要参照美标中田纳西洲风动实验原理，建立动态数字受力模型。另外一方面要求我们清楚此类合同作为承包商的义务和权利，并要清楚相关流程。例如设计期间业主代表提出要对车棚进行遮阳性分析，遮阳率较低的应该改变结构形式重新设计，但是同时合同规定的车棚的高度和尺寸都不能更改，我们经过分析后认为我们的合同义务是在现有合同图的基础上进行结构优化，功能性要求不在主承包范围，如果业主要求改变功能性要求，相当于合同性质的改变，需要业主重新拟定合同或作为合同变更。

在车棚项目的设计阶段，施工图报批环节耗费了大量的时间和人力，一定程度上影响了工程进度。我们总结既往的经验认为究其原因有以下两点：第一，国内施工图的制作习惯和外籍监理工程师的审图习惯不一样，且本项目监理分建筑、结构、机电、电气、绿化等很多门专业，各自图纸的侧重点不一样，而且图纸质量要求很高；第二是车棚索膜结构不同于其他混凝土结构物，尤其是节点部分的表达不能单纯用二维的平面、立面、截面以及细节图，这样体现不出结构的立体关系，也不能单纯的用三维模型作图，会缺少必要的材料名称，属性，尺寸、距离信息。

我们在科研阶段前期由于对合同规范的不了解，对流程的不熟悉，导致投入在整个设计阶段时间过长，迟迟没有报批通过，影响了后期生产进度；所以总结既往的经验，项目部应在以后的项目中加强合同规范的学习，做到成竹在胸，知其所以然，此科研累计总结的经验对后面即将要进行的科威特大学城景观区域的喷泉设计施工项目有很高的参考和借鉴价值，我们需再接再厉，加强合同学习，进一步加强国际化进程。