0引言

随着中国建筑行业发展的 需要，膜结构的百富策略白菜网越来越多。 但膜结构工程事故屡屡发生，本 文通过对膜结构在恶劣天气、积 水、施工不当等情况下造成的破 坏进行分析，强调膜结构试验及 检测工作的重要性，以引起膜结 构相关人员的重视。

1结构的百富策略白菜网特点

膜结构是20世纪中期发展起 来的一种新型建筑结构，它打破 了纯直线建筑风格的模式，以其 独有的优美曲面造型，简洁、明 快、刚与柔、力与美的组合，给 人耳目一新的感觉，同时给建筑 设计师提供了更大的想象和创造 空间。

膜结构是一种建筑与结构 相结合的结构体系，是采用高强 度柔性薄膜材料与辅助结构通过 一定方式使其内部产生一定的预 张应力，并形成应力控制下的某 种空间形状，覆盖结构或建筑物 主体，并具有足够刚度以抵抗外 部荷载作用的一种窄间结构类型 [1]

2膜结构事故的特点

由于膜材料自身重量很轻， 使得风荷载成为膜结构的控制荷 载。如何合理处理预张拉力对膜 结构造型的影响以及处理风荷载 对膜材受力与变形的作用，避免 局部应力过度集中以及在大风作 用下的局部过度变形是目前膜结 构工程出现毁灭性破坏可能性的 关键因素。

另外，因为膜材料是柔性材 料，在张力作用下可以产生千变 万化的造型。其膜材强度、索布 置、排水与雪荷载等问题，将会 对膜结构使用阶段可能出现的撕 裂、积水等局部损坏形成影响因 素。

3膜结构工程事故举例及原因分析

膜结构的工程事故可分为由 于自然环境原因引起的事故及由 于设计或施工等原因引起的事故 两大类。

3.1强风作用下膜材撕裂

膜结构在强风作用下出 现膜材撕裂的现象时有发生。 如美国丹佛国际机场（Denver International Airport ）航站楼的膜结构屋盖（图1）在2003年3月的 一场大风雪中被撕裂。

造成膜结构在强风作用下膜 材被撕裂的原因多与膜面松弛有 关。膜面过于扁平，或预张力不 足，或因膜材徐变导致松弛后没 有及时进行二次张拉，膜面的整 体刚度很低，在强风作用下容易 出现大幅度的摆动导致膜材被撕 裂或在摆动过程中撞击到其它物 体而发生破坏。

3.2因积雪遥成膜材撕裂

膜面积雪也会导致膜材撕 裂。美国明尼阿波利斯的"大城 市穹顶"在1981年11月膜结构充 气后的三周，因为一次暴风雪在 屋面上形成雪窝而下瘪，其后在 1982年与1983年又两次发生过类 似的事件，当地时间2010年12月 12日，美国明尼阿波利斯明尼苏 达维京人队体育场的圆型屋顶被 积雪压塌，（图2、图3）

该起事故主要是由于空气膜 所特有的"袋状效应"，即膜表面 上一旦积累了一些冰雪引起下凹, 而下凹又招致了更多的冰雪，这 样就造成恶性循环而导致膜材的 破裂。在上述过程中，有时是由 于热空气融雪系统不足，有时是由 于空气加压控制失灵，甚至是管 理人员操作上的失误，终于酿成 事故。

3.3因膜面积水造成破坏

膜结构的刚度是由其几何 形状和所施加的预张力共同提供 的。如果膜面过于扁平或施加的 预张力不足，膜面就有可能在降 雨时产生积水。膜面积水会越积 越多，最终有可能导致膜面撕裂 或支承结构破坏。

3.4施工不当造成破坏

张拉膜面时，若施力点偏 向一侧造成张拉不均匀，或加载 速率过快，或张拉过度、膜面应 力超过材料的抗拉强度，或因加 载设备如手葫芦或因锚固构件意 外失效、导致膜面局部突然不均 匀卸载等，都有可能造成膜材撕 裂。

吊装膜材时，在自重及风作 用下，膜材极易因应力集中而被 撕裂。直接利用膜角节点板及边 索吊装，其方式容易发生吊装过 程中因膜面应力在膜角切口处过 于集中而造成膜材撕裂。连接件 是膜面或索与其它构件相连接的 重要构件。连接构件的破坏形式 主要有构件断裂或锚固脱落等。 连接构件的失效有可能造成结构 整体失稳、膜面从空中坠落等严 重后果叫

4膜结构试验及检测工作

4.1膜结构力学性能

膜材料和所有的编织体材料 一样，抗撕裂强度不高，更不能 剪切，所以在工程实践中，膜材 料的结构设计和材料布置中都要 尽量避免撕裂，尤其是膜材料安 装过程中不要有破坏性安装，如 打孔。膜材可以用高频焊接的办 法把两块膜材焊接起来，焊接的 强度取决于膜材本身的焊接强度 以及焊接宽度和深度。

单轴拉伸试验时膜材力学性 能测试的基本手段之一，可确定 膜材的抗拉强度、断裂强度和撕 裂强度，抗拉强度试验通常采用 矩形试件，长向为膜材径向的称 为经向试件，长向为膜材纬向的 称为纬向试件叫

4.2钢结构构件检测

膜结构中使用的钢索和钢拉 杆的力学性能检测可分为抗拉强 度、伸长率、屈服点等项目。钢 索和钢拉杆预张力检测应选择设 计中拉力较大和较小的钢索和钢 拉杆，可参考《金属材料室温拉 伸试验方法》(GB/T228 )执行 [4]

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4.3膜结构施工质量检测

膜结构中使用的金属连接件 包括螺栓、夹板、夹具和锚具等 连接件、紧固件，金属材料分为 钢材、铝合金及不锈钢等材料。 可检测以上构件与膜材料的连接 力学性能。可参考《预应力筋用 锚具、夹具和连接器百富策略白菜网技术规 程》(JGJ85)执行。

5结语

近年来，膜结构工程事故屡 屡发生，为了更好地揭示此类事 故的发生原因，减少今后膜结构使 用过程中的工程事故，本文对膜 结构的常见事故做了原因分析， 提出了膜结构工程中应重视的材 料试验及施工过程中的检测重 点。虽然国内在该领域的工程应 用案例已不胜枚举，但是该结构 在使用过程中的维护和检测工作 依然缺少系统性的指导。这些工 作需要膜结构行业各方面的企业 和人员足够重视并相互配合，共 同促进膜结构在我国的健康良性 发展和安全百富策略白菜网。