熊猫馆位于澳门路环石排湾郊野公园内, 建筑依山而建, 呈扇形分布, 利用现有的地形结合建筑的特性进行设计。建筑占地约3 000 m2, 建筑物高约19.5 m, 由室内活动场、室外活动场、兽舍及设备用房组成。室内活动区为拱形钢结构, 表面覆盖半透明气枕式ETFE膜, 以减少室内的人工采光, 给予室内活动区充足的自然光线。

整个室内活动区部分外墙及屋面均为半透明气枕式ETFE膜结构, 安装面积约2 800 m2, 由161个不同形状、规格的气枕式ETFE膜结构组成, 其中最大ETFE膜结构约21.6 m2, 最小ETFE膜结构只有0.8 m2。本项目半透明ETFE膜结构安装于立面及弧形屋面, 并且形状各异, 安装前需在弧形屋面钢桁架下方及立面钢桁架两侧搭设双排脚手架, 以确保施工安全。

ETFE的英文为ethylene-tetra-fluoro-ethylene, 中文全称为乙烯-四氟乙烯共聚物, 俗称F-40。比重1.7 g/cm2, 成型收缩率3.1%～7.7%, 成型温度300～330 ℃。

特点:

(1) 耐久性好。气候适应-200～150 ℃, 20年以上恶劣气候, 力学和光学性能不改变。

(2) 抗拉强度高。破断伸长率达300%以上。

(3) 高安全性。阻燃材料, 熔后收缩但无滴落物, 防火性能达到B1.DIN4102级别以上。

(4) 结构轻、强度大, 采光透明效果好, 设计使用年限20年。

ETFE膜结构已在国家体育场及国家游泳馆 (水立方) 项目上成功百富策略白菜网。因气枕式ETFE膜结构具有较高的强度和较好的采光透明效果, 被选用为熊猫馆室内活动区外饰面作围护结构。本项目所使用的气枕式ETFE膜结构, 分上、中、下三层ETFE膜材料, 均采用日本旭硝子厂家的ETFE膜材料。上层厚度为250 μm印点膜, 及100 μm透明膜, 中层为厚度100 μm之透明膜, 下层为厚度250 μm透明膜。根据设计造型和设计层数, 将各层ETFE膜分块裁剪、焊缝成气囊, 并通过边缘构件与钢天沟连接在一起, 中间层充气后形成不同形状及规格的气枕。气枕式ETFE膜结构安装效果见图1。

(1) ETFE膜各单元形状不规则, 安装时张拉难度大。

(2) ETFE膜各单元面积大小不一致, 整体立面效果控制难度大。

(3) 对各单元之间钢结构排水沟安装尺寸精度要求较高。

(4) ETFE膜与排水沟之间的密封防水。

(5) ETFE膜安装后充气气压控制。

本项目气枕式ETFE膜结构安装于钢桁架外侧立面及弧形屋面, 操作难度较大。为保证屋面气枕式ETFE膜结构安装施工安全, 气枕安装前在内部搭设满堂脚手架至钢桁架, 满铺脚手板, 脚手板下张挂水平安全网;外墙在钢桁架两侧搭设双排脚手架, 铺设脚手板, 外立面张挂安全防护网。脚手架搭设方案见图3。

根据已获批准施工方案图的三维数据在工厂进行加工。ETFE膜加工采用3D曲面裁切, 要求充气达到设计气压值 (300 Pa) 时, 膜材料原材料变形量小于1.7%。焊缝宽度10 mm, 材料生产和加工厂家必须具有加工曲面焊缝的设备, 电脑膜材裁切机械。

ETFE膜结构的边缘条配件材质为铝合金6061型材, 表面作阳极氧化处理。

加工过程中, 需对每个单元的ETFE膜进行编号, 并根据已确定的现场安装顺序进行装箱, 避免到现场后造成二次搬运及混乱。

铝合金边缘条等配件均须编号后储存于可靠容器内运输。ETFE膜进入现场后应以尼龙网吊袋调运至安装工作面, 大型包装上至天面 (工作面附近) 后, 以手工方式拆包, 小型配件及铝制型材亦存放于工作面附近。

由于ETFE膜根据三维数据进行裁切加工, 现场安装尺寸须满足安装要求。所以, 安装前需对钢排水沟安装面结构尺寸进行测量, 超出安装要求的构件安装面需进行修正。主要方法为切割或焊接后进行打磨、防腐处理;对需修正的部位处理验收合格后, 方具备安装ETFE膜条件。

气枕式ETFE膜结构安装节点见图4。

将自粘结EPDM氯丁橡胶粘贴于ETFE膜与钢天沟安装面结合部位, 并以工艺刀具切割修整所有边缘。

为方便ETFE膜金属边缘片的安装及就位, 在ETFE膜下方用木方搭设临时平台, 木方间距不大于600 mm, 将对应编号的ETFE膜平铺于木方平台上面。

根据ETFE膜编号, 找出对应编号的金属边缘条, 并找出对应边角, 将ETFE膜压边穿入铝合金边缘条内, 铝合金边缘条间预留6～10 mm空隙, 便于ETFE膜的安装张拉。铝合金边缘条安装后拆除临时平台。

将ETFE膜的一条边固定于钢排水沟安装面, 用特制的“T”型卡挂在对边的铝合金边缘条上, 开始张拉ETFE膜。张拉ETFE膜一般采用1 t的手拉葫芦, 不能少于两个葫芦同时张拉, 并根据ETFE膜边长确定葫芦用量, 一般边长超过1.5 m后, 每增加1 m加一个葫芦。ETFE膜张拉遵循先拉长边后拉短边的原则。

由于ETFE膜表面充气前需有一定的应力, 方能保证充气后饱满无褶皱。张拉需慢速均匀地进行, 并配合人工拍打ETFE膜表面, 拍打与葫芦加力协同一致, 达到整个ETFE膜表面应力均匀的效果。

每个单元的ETFE膜张拉就位后, 即可将该单元ETFE膜与充气管道连接, 进行第一次充气, 第一次充气量为设计充气量的70%。第一次充气相隔12 h后, 检查ETFE膜饱满度及外观有无褶皱等缺陷。

第一次充气检查合格后, 进行边缘条与ETFE膜间密封条的安装, 并将铝合金边缘条及ETFE膜与钢排水沟安装面固定, 最后将铝合金边缘条间的缝隙用耐候胶密封。

本项目ETFE膜供气自动控制设备选用S+H Nolting (DG 100T型号) , 安装2台, 其中1台为备用。该系统除了压力调整装置以外, 还需要配备内压计、风速计等检测设备, 同时, 此设备还需具备除湿功能。

充气管道采用澳大利亚EMIXO品牌的镀锌供气管。按照批准的方案设计图, 沿结构钢桁架布置充气系统管路。充气管路将使用专用螺栓及“C”型夹固定, 这些充气管道将以不同的肘形角连接件, 直接连接或封端安装。与ETFE膜连接部位用少量的UPVC胶管连接。安装完成后, 将开启充气系统至少24 h, 以确保系统内的清洁。

气枕式ETFE膜结构全部安装完成并经第一次充气试运行后, 调整供气设备输出气压至设计标准。并对各单元ETFE膜进行淋水测试。

(1) 保证ETFE裁切、加工精确, 基层钢结构安装精度满足ETFE膜的安装要求。

(2) ETFE膜张拉过程做到慢速均匀, 充气后膜表面无褶皱。

(3) 运输、安装过程中做好膜面的保护。

(4) 安装过程中, 搭设好防护脚手架, 做好相应的防滑、防坠落、防风、防火等安全措施。

澳门熊猫馆作为澳门标志性建筑, 室内活动区上盖ETFE膜安装面积达2 800 m2, 安装工期仅35 d, 充分发挥了ETFE膜标准化生产, 现场安装便捷的优势。气枕式ETFE膜结构作为一种新型材料, 由于其极好的透光性能, 特别适合使用于需人工模拟自然环境的建筑, 在澳门熊猫馆得到了成功百富策略白菜网, 达到了较理想的设计效果。