骨架支承膜结构安装工法.doc

骨架支承式膜结构安装施工工法2007年2月9日第一章 前言 膜结构又叫张拉膜结构（Tensioned Membrane structure），是以建筑织物，即膜材料为张拉主体，它是以高强度柔韧性薄膜材料为张拉主体，与支撑构件或拉索共同组成的结构体系，它以其新颖独特的建筑造型，良好的受力特点，成为大跨度空间结构的主要形式之一。在发达国家膜结构已应用近50年的历史，其发展仍然保持强劲势头。而在我国，膜结构的理论和实践则是刚刚起步。它材质性能卓越、曲面轻柔薄软、造型优美活泼、外观幽雅飘逸等系列优点将成为世纪空间结构的主流。膜材料是一种具有高强度、柔韧性好的薄膜材料；是由聚酯纤维及玻璃纤维编织成织物基材。在其基材两面以树脂聚氯乙烯树脂（PVC）, 聚四氟乙烯树脂（PTFE）及硅酮(silicon)为涂层材所加工固定复合成的材料。膜材料是指以聚酯纤维基布或PVDF、PVF、PTFE等不同的表面涂层，配以优质的PVC组成的具有稳定的形状，并可承受一定载荷的建筑纺织品。它的寿命因不同的表面涂层而异，一般可达成1230年。第二章 工法特点骨架支承式膜结构是由钢结构或其他刚性结件（如拱，钢珩架）作为承重骨架，在骨架上布置按设计要求张紧的膜材，膜材主要起围护和装饰作用。该结构形式膜结构是一种全新的建筑结构形式，它集建筑学、结构力学、精细化工与材料科学、计算机技术等为一体，具有很高技术含量。其曲面可以随着建筑师的设计需要任意变化，结合整体环境，建造出标志性的形象工程。1、 本工法主要适用于骨架支承式膜结构的安装施工；2、 使用本工法进行膜结构安装，能提高安装质量和位置准确；3、 使用本工法进行膜结构安装施工速度快；4、 本工法使用设备专业可，工具种类多，但操作工艺简单；第三章 适用范围膜结构可广泛应用于大型公共设施：体育场馆的屋顶系统、机场大厅、展览中心、购物中心、站台等，本工法适用于大跨度骨架支承式膜结构的张拉安装。第四章 工艺原理1、膜结构的安装应按设计提供的膜单元总装图和分装图进行安装，确保膜面与钢结构造型准确吻合。2、膜的张拉过程中膜材不得受污染和损伤，保证膜面张紧无皱折。第五章 施工工艺流程及操作要点施工流程 膜面施工工艺流程施工前准备工作搭设施工操作平台搭设膜面搁置平台安装绳网膜面就位膜面展开安装反绳网短边固定、长边临时固定安装隔跨膜面长边连接膜面张拉应力测试安装防水膜内膜安装扫尾安装防护防尘布第六章 操作要点6.1 施工前准备工作6.1.1安装前膜结构的支承结构应该已施工完成并符合有关结构施工及验收规范的要求。主要是测量支承结构及连接节点的几何并与设计值比较，对找形结果进行必要的修正；按修正后的形状进行裁剪设计，加工制作膜面；如膜面先于支承结构完工已开始制作，应通过其他方案如更换连接件等规格等来纠正偏差；6.1.2膜材安装前，支承骨架应已完成防锈、防火涂层的施工工作，以免污染膜面。在施工防锈面漆、防火涂层前，必须将支承骨架与膜材的连接部位打磨光滑，以圆角处理，确保连接处无毛刺、棱角、焊接表面凸尖。6.1.3安装膜结构前应对支承结构与膜结构的连接位置进行复测并作记录。如果复测值与设计值的偏差将影响到膜结构的安装或改变膜结构受力状态，应由设计方、支承结构和膜结构施工方及有关方面共同协商解决办法。6.1.4膜结构工程安装前，应通过图纸会审，掌握设计图中的构造及有关技术要求，并应编制安装方案和技术保证措施，按照方案要求进行安装。6.1.5材料进场后，应检查产品质量证明或试验报告，严禁在工程中使用不合格的材料。6.1.6安装前应检查膜结构构件及零配件的材料品种、规格、色泽、性能和数量等，只有符合设计规定的要求才可进行安装。6.1.7在工程现场，膜材应安放在搭设的辅助架子上，在室外堆放时应采取保护措施。安装前应在主体结构上架设临时的网格拉索，以支承展开的膜材。6.2 施工方法6.2.1 施工脚手架搭设6.2.1.1膜面搁置平台每跨膜面施工前应搭设搁置平台，搭设平台的主要材料是脚手管件和十一夹板。搁置平台搭设位置在每个膜单元最前端。搁置平台平面尺寸：长度应满足一块膜横向展开时的尺寸，宽度大于卷膜管的直径。平台顶面用十一夹板满铺。搭设完毕后，外露的脚手管、扣件及尖锐部位应用棉布包裹。搭设搁置平台用的十一夹板板面应保证清洁、无污物，并保证无尖锐毛刺，以免造成膜面的损坏或污染。膜面搁置平台膜面搁置平台6.2.1.2登高脚手膜面安装前应设置登高脚手架，登高脚手架搭设时应与主体结构牢固连接。施工时可根据现场实际情况进行调整。6.2.1.3施工操作平台1）结构周边拱形立直处膜面安装时的操作脚手平台，此平台直接搭设在钢结构桁架下方，并与桁架紧密连接；2）膜面展开时的操作平台，此平台也做为膜面与膜面连接时操作平台。3）拉膜以及膜面连接时操作工人均需要至管拱架下方进行施工，根据工程特点安装悬挂脚手平台满堂脚手架，要求架顶表面平整，满铺竹笆或脚手板。所有平台搭设完成后，外围应设置安全防护栏杆。4）搭设脚手平台及拉设安全绳网时，凡与主体钢结构接触的物件，应用棉布衬垫，尽量减少对结构表面油漆的损坏。5）每处脚手平台搭设完成后，应由专职安全员进行安全检查，验收合格挂牌后，方可使用。所有脚手平台的搭设及验收应依照建筑施工高处作业安全技术规范以及扣件式钢管脚手架安全技术规范进行。6.2.2 绳网安装膜面铺设前，需安装绳网，作为膜展开时的依托。绳网材料采用14晴纶绳。绳网安装时，通过脚手平台向外扩散。纵向每隔3m弦拉一道绳索，绳索两端通过绳索紧绳机与桁架上钢结构紧密相连。绳网安装结束后，通过绳索紧绳机对绳索施加足够的力，以避免膜面在牵引过程中与钢结构过多接触，造成膜面的损坏或污染。紧绳机外露尖锐部位用棉布包裹。6.2.3 膜面铺设膜面安装必备条件1）安装前膜结构的支承结构应该已施工完成并符合有关结构施工及验收规范的要求。2）根据膜面安装要求约每隔3到4米放置一定数量的膜面固定材料以及临时张拉工具。膜面固定材料及临时张拉工具包括压条，膜面螺旋夹，白色夹具，拉条及卸甲，绳索紧绳机，钢丝绳紧绳机，紧固钳和14尼龙绳。3）将安装膜面的手工工具分发到各个班组。手工工具包括大力钳、套筒扳手及带安全挂钩的工具袋。4）膜面就位首先在工地堆场内平地上拆除膜面包装箱的顶板及侧面板。膜布的外层包裹着很厚的塑料纸，每一层之间摆放有硬纸筒，将膜布从包装箱内取出时，吊装用索具为4根1t绳圈。起吊时，为防止绳圈直接接触膜面造成膜布上产生折痕，应将绳圈从硬纸筒内穿过，然后用汽车吊将膜面吊至运输车。车辆开行至安装部位后，利用汽车吊在跨外将膜布就位至搁置平台的中心, 就位过程中注意膜面的折叠方向，避免出现“调头”现象。6.2.4展开膜布膜面展开必备条件：1）当天天气情况：当天风力不大于4级（风速小于8.2m/s）；且非大雨天；2）绳网的拉设符合施组要求；3）所有安全设施及操作平台的最终形式符合施组要求；4）人员配备到位，并按指定位置安置好牵引工具；5）安装指导在现场督察。膜布展开前，应再一次对搁置平台表面上的十一夹板板面进行检查，应保证清洁、无污物，并保证无尖锐毛刺，以免造成膜面的损坏或污染。所有参加膜面展开工作的人员，必须穿软底胶鞋。当膜面被搁置在平台上后，首先横向展开膜面。由膜面前缘中心处向两边各安装3个螺旋夹具，在前边缘顶端各安装2个螺旋夹，并通过绳索紧绳机连接。在膜面的两侧边缘每隔3米安装一个灰色夹具（或膜面螺旋夹），通过绳索连接夹具。夹具安装完成后，将膜面向设计方向牵引。操作工人通过紧绳机牵引膜面 ，两侧工人用绳索拉紧灰色夹具，抖动膜面，辅助膜面的牵引。当膜布纵向基本牵引到位时，将膜布向两侧桁架方向牵引。膜面牵引过程中应注意： 应由专人负责统一指挥； 确保膜布的任何处不与钢结构摩擦造成表面的损坏； 保证操作工人的牵引速度同步； 有专门技术人员跟踪监督。膜布展开时，随时观测膜布外观质量，发现因制作、运输引起的破损、钩丝及不可清除的污迹，及时通知有关方面。6.2.5安装反绳网当膜布牵引工作结束后，一般未能全部固定，为防止风的作用造成膜面的损坏，应立即安装反绳网，反绳网拉设时沿膜纵向敷设将膜面压于绳下。6.2.6短边固定1）当膜面被牵引到距最终位置80cm远时，卸除部分紧绳机（并用钢丝绳紧绳机代替紧绳机绳索）。2）调整膜布周边，使膜布中心位置与钢结构中心位置相一致，然后进行膜布短边固定工作。3）松开并拆除所有的绳网4）在膜面的两侧安装白色夹具（夹具数量可根据膜面松紧程度决定）。利用钢丝绳紧绳机将膜面向膜结构支架处牵引。膜结构支架上的螺栓间距与膜布上的眼孔是相匹配的，当膜布拉到其安装位置后即可将膜面固定在螺栓上。膜面固定时局部地方的眼孔会与支架上的螺栓位置不一致，因此要求现场开孔。开孔时用美工刀或冲头，禁止使用榔头直接敲击膜布进行开孔。6.2.7长边临时固定1）由于膜面连接节点形式的特殊性，单跨膜面的长边方向是无法单独完成安装和张拉的，施工时必须与隔跨膜面同时进行安装和张拉，这样能保证张拉的同步和受力均匀。2）长边做临时固定时，每隔2米安装一个白色夹具，并通过钢丝绳紧绳机使膜面处于受力状态。6.2.8按上诉17步骤安装两侧膜面,并同样做好膜面的短边固定、长边临时固定工作。6.2.9长边固定1）将止水橡胶带安置在膜面上，同时将铝合金压板安装在膜面上；2）利用撬杆将膜面边缘向下弯曲成90度角；3）通过吊紧螺栓对铝合金压板施力，将两边的膜面向中间靠拢；4）当两侧铝合金压板闭合后，用不锈钢螺栓替换吊紧螺栓，并完成膜面之间的连接工作；5）安装角钢连接件，并调整好连接件位置；6）通过钢丝绳紧绳器对角钢连接件施加拉力，直至连接件靠近膜结构支架位置；7）安装临时张拉螺栓；8）按上述步骤完成膜面长边安装工作。膜布安装时，操作工人的手套必须是干净的、无油污的；鞋子必须是软底胶鞋；安装工具放置时一定要平稳摆放，使用时必须做到是安全的、可控制的；小工具必须放置在工具包内。膜面安装完成后保证膜布不破损，表面不被污浊。6.2.10膜面的张拉1）膜面安装完成后，可进行膜面的张拉工作。为防止永久螺栓受到损伤，可采用临时张拉螺栓对膜面进行张拉。首先用钢丝绳紧绳器收紧膜面，待调节螺栓有所松动后，即拧紧螺栓。依次重复进行。待紧绳器的张拉力无法满足时，用扳手直接调整临时张拉螺栓。总的来说，膜面张拉的程序必须是重复性的，对边角有褶皱的区域进行局部张拉调节，直到的膜面的应力达到设计的要求。依次用永久螺栓调换下临时张拉螺栓，并用扳手迸紧双螺帽，满足设计要求。2）每块膜面的张拉周期大约为6天。第一天张拉至设计要求的80%，第二天张拉至设计要求的90%。第三天后继续对膜面实施张拉，由于在使用过程中膜面会损失一部分的应力，故一般将膜面张拉到设计要求的110%左右为宜。在使用的过程中膜面应力会逐步下降并达到设计要求。3）膜面的张拉应力控制，以张拉行程和张拉力为数值控制。有经验的安装指导通过拍击膜布，根据膜布发出的声音，结合张拉行程和张拉力的数值作出张拉是否达到设计要求的结论。用膜面专用应力测试仪器，测出膜面经向、纬向的应力值。膜材拉伸工具6.2.11跨中膜面连接节点的安装考虑到负风压对膜单元的影响，设计师在每个打跨度膜单元内设置了连接节点，以抵消风带来的不好的作用。此处节点施工时，应在单元膜面张拉完成前同步进行。由于二次布材上已经布置好夹头，施工时，首先将特殊规格的铝合金压条安装在膜面下方绳边上，利用吊紧螺杆将膜面向下张拉，张拉的方法及工艺同主膜面长边连接节点张拉方法相同，待膜面张拉到位后，用M12的螺栓将膜面压条固定在二次布材上即可。6.2.12防水膜安装上述工作完成后，进行封口处膜面的封烫。封烫时电熨斗的工作温度应保持在380400之间，这样才能保证封口处膜面上无烫焦痕迹。封烫时，每处熨烫时间不少于3分钟，并且每两处之间应有2cm的搭接。熨烫完成待膜面温度降至常温后，用专用手器对焊缝进行检查，不合格处应及时进行补烫。6.3 产品保护6.3.1膜面施工时的产品保护膜面安装时，对产品的保护方案要在施工组织设计中进行了详细的说明，对相关人员进行技术交底。具体措施如下：1）面安装完成后，非屋面上施工单位人员及必要管理人员不准上屋面，或经由许可后上屋面进行观察、工作。膜施工单位与其他施工单位联系，对其在屋面上（下）进行施工作业的操作人员进行交底。明确保护对象，及施工时应该注意的事项。2）膜施工时，会派专职监督员进行巡查，望其他施工单位在屋面上施工作业时，在不同的操作地点安排专职监督员进行巡视检查。发现膜面损坏及时取证并向上级有关部门报告。6.3.2 膜面安装完成后的保护1）膜面安装完成后，会同监理、业主及时进行膜面的阶段验收工作。验收工作结束后，按规定除膜施工人员非特许不准再上膜面，以免造成膜布表面形成污垢或破损。2）现场只留一道登高脚手架，并拆除所有的操作平台。3）在登高脚手架上悬挂标志牌，标志牌上用红色油漆标明“严禁”或“禁止”等字样。4）派专职监督员进行必要的巡查。督促有关方面继续做好膜面的保护工作。必须做到，屋面上有工人施工就有专职监督员监护。第七章 材料与设备机具配备 质量检测工具：膜面应力测试仪器。序号设备名称用 途150t汽车吊就位膜面23t运输车场内驳运3绳索紧绳机固定绳网；牵引膜面4钢丝绳紧绳机安装膜面5绳圈大绳圈作为膜块起吊时的索具；小绳圈可将紧绳机与钢结构相连接64磅榔头7羊角榔头8套筒扳手安装压板螺栓9晴纶绳拉设绳网；牵引膜面10大力钳固定压板螺栓11工具包放置螺栓、螺帽以及小工具12安全带保证高空操作人员的人身安全13灰色夹具牵引膜面14白色夹具安装膜面15螺旋夹牵引膜面16直角尺241617卸甲转换件18钢锯切割夹具19工具钳20美工刀21切割机切割铝合金压条22粘合机膜面热合23手枪钻第八章 质量控制1、安装质量要求（1）膜材屋面不得有渗漏现象，膜体表面不得有水瘪坑。（2）膜体表面无明显污染串色。（3）膜体表面无明显皱折，无破损划伤，局部少量拉毛蹭伤处不超过直径大小，且每单元膜材不得超过个允许修补加固处，并不得影响膜材强度和外观。（4）膜体边角、收口以外大面上无明显皱褶或基本无皱褶，连接固定节点应严密牢固、排列整齐。（5）缝线无脱落断线，无超张拉现象，膜面匀称，色泽均匀，热合缝处色泽变化均匀，排水应通畅，封檐严密。2、质量控制措施1）工程开工前由专门技术人员对项目体施工员以上人员进行技术交底，明确每道工序质量要求和质量标准，以及可能发生的质量事故预防措施，然后由项目经理、施工员对操作工人进行第二次施工技术及安全交底。2）所有参加工程施工人员，进场施工前都必须经过专业操作培训和专业安全教育。每天上班前进行交底，做到分工，分岗明确。3）膜面积安装前检查所有与膜面相关的连接点是否有飞溅、毛刺等现象，并应确保无锋利刺口。膜面安装前，用棉布将周边可伤及膜面的构件包盖起来，或用发泡塑料包盖。4）膜面在安装前必须将所有螺栓孔试钻。膜面搁置位置地面应保证清洁、无污物，并保证无尖锐毛刺，以免造成膜面的损坏或污染。安装时应严格按照膜面提供单位现场安装技术人员指导进行。安装膜面时，安装工具不可随意抛掷，以防止膜面损坏。5）节点板螺栓固定结束后，应逐一进行检查。保证做到螺栓无缺少、无漏拧。拧固膜面上螺栓，不得使用活络扳手。6）膜面铺展后，严禁穿皮鞋上膜面。膜面张拉时，应随时进行膜面的应力测试，以防止应力过大而造成膜面的损坏。7）在本工程竣工后，所有施工资料及文件档案按照档案馆的规定编制完成并及时将竣工资料送交业主与监理。第九章 安全措施膜面施工安全措施1）天上班前进行分组交底，分工、分岗明确。2）施工现场搭设的登高脚手以及安全防护栏杆应保证安全、牢靠无事故隐患。3）现场安全设施，必须有专职人员搭设，其他任何人员不得随意拆除或松动。每天施工前对安全设施进行检查和维修。4）膜面起吊时，必须保证膜面的安全。注意收听天气预报，风力大于4级时不能作业。膜面起吊时有专人负责指挥，防止膜面失控或挂坏撕裂。5）安排好每一片膜面单元的施工时间，根据天气情况，做到展开一片膜面，当天就要将膜面周边有效连接，并做到早开工晚收工以掌握有效工作时间。6）高空作业，严禁向下抛掷物体，使用的工具应用绳索和安全带或工具袋牵牢防止失落。7）小工具必须放在工具袋内，所有的散件必须收集在容器内并不得超过平口，严禁散落。不准双手拿物体上下和使用有缺陷的工具。8）高空操作人员应符合超高空施工体质要求，严禁酒后施工。9）施工时，严格遵守现场的各种防火制度，预防为主杜绝火情，并在堆场内设置灭火器。10）对已安装完成的膜面，应定期检查，直至工程竣工。第十章 环保措施膜材加工缝合均在工厂里进行，现场安装对环境污染影响不大，须注意内外膜清洗时要进行污水引流，妥善使用专用清洗剂。第十一章 应用实例与效益分析上海交通大学体育馆工程，建筑主体是由一个椭圆壳体和一个斜置圆台构成。壳体采用钢结构覆膜材料屋面。大跨度的空间结构形式、新技术及新材料的运用显现出与众不同的建筑形象，新颖轻巧的屋面和立面虚实处理，流露出体育建筑的力度和美感。简洁的材质透明的玻璃、钢结构和膜材料诠释了现代技术。半透明白色的膜材屋面，白天衬映在碧水蓝天之中，格外清新飘逸；夜间灯光辉煌，建筑更显得晶莹剔透。本工程由上海建筑设计院设计，膜结构部分由上海太阳膜公司设计，其独特的膜结构顶棚设计更是造型新颖，建成后成为上海交大校区一个标志性建筑物。上海交大体育馆工程膜结构为骨架支承式张拉膜结构，本工程结构设计安全等级为二级，膜材设计使用年限为25年。整个体育馆全长94m，宽77.4 m。整个顶棚表面积为8910m2，内膜面积为3500m2。结构主膜材采用基材为玻璃纤维，涂层为PTFE的膜材，膜材牌号为美国产SF-玻璃纤维膜材。内膜采用FAB1a膜材，颜色选用白色。膜材料配件全部采用铝合金等材料，以达到美观的目的。 上海交大体育馆工程于2005年8月8日开工，2007年3月20日竣工。