山西一建集团有限公司 山西省太原市 030000
摘要：为了改善对周边环境的污染，满足国家对环境治理的要求，从而促进了大跨度、大空间钢网架建筑的应用与发展。传统钢网架用彩钢板封闭，彩板封闭增加了网架用钢量，制约了施工对网架跨度与高度需求。钢网架上膜结构的封闭应运解决了这一难题，通过该工程总结了大面积网架膜结构覆盖的制作安装技术难题。
关键词：大跨度 膜结构 制作 安装
一、工程概况及特点
山西霍尔辛赫煤业有限责任公司封闭式储煤泥场工程，结构形式为螺栓球网架结构。本工程主结构采用螺栓球网架作为骨架，共分两部分，一部分跨度94米，长80米，高度33米。另一部分跨度71米，长33.3米，高度26米。采用PVDF膜材进行封闭，屋顶布置有气楼，建筑高度为33米，结构安全等级为二级，设计使用年限为50年，抗震等级为四级。本工程采用骨架支撑式膜结构，在网架球节点处焊接膜骨架，通过螺栓和压板将膜材固定在骨架上。
由于该工程处于原有煤泥场内，施工期间不能影响生产运营，场地受到了很大限制，煤泥场的南北两侧为绿化树林，东侧为地下通道口，西侧为原有砂石料仓库，周边场地不利于吊装设备使用，给施工带来了不便，加之正处于秋季，常有大风天气，膜材安装面积较大，给膜材安装带来很大困难。
图1：网架膜结构平面
二、膜结构制作
由于山西省内类似的项目很少，大多采用彩钢板进行封闭，采用膜结构的大型建筑稀少，加上本工程跨度较大（94m），膜材安装体量大（18000㎡），主结构又采用螺栓球结构，工程采用EPC总承包模式，如何在保证工期的前提下，将膜材安装完毕，给我们提出了很多技术要求，同时还要保证结构的美观。
2.1膜材裁剪设计
由于本工程为环境保护与治理的重点项目，工期要求紧。充分利用膜材在工厂加工的有利条件，对膜材安装块体进行设计，结合网架空间尺寸，在考虑现场安装方案后，将屋面膜材以天窗分割为两部分，长度为60m，宽度为网架结构三个网格尺寸12m，单块膜材重量为756kg，山墙膜材块体最大宽度为12m，长度为32m。膜材块体在工厂制作完成后打包运至现场安装。
2.2膜材加工
膜材裁剪时考虑下列因素：裁剪线布置的美观性、膜材的利用率、受力方向等。膜结构的裁剪分析中考虑膜材张力和膜材材料特性的影响，确定膜片的收缩量，调整膜片的裁剪尺寸。
加工前对膜材的外观、规格、型号进行检查，必须符合设计要求。本工程采用白色PVDF膜材，宽度为3m，克重为1050g/㎡，拉伸负荷不小于5000N。膜材根据现场提供的膜裁剪图进行放样、划线裁剪。通过高频热合机，通过电脑控制，根据热合试验确定热合参数，热合后的样件进行拉伸强度试验，必须满足技术规范要求。加工好后，按照安装工艺设计确定的膜体展开方向进行反向折叠，装入软包装袋，系牢，并按规定做好标识。
3.3膜骨架选择
由于网架结构中杆件只能承受轴力，在膜骨架设计中，膜骨架只能通过螺栓球将膜材承受的力传递给网架结构，所以膜骨架节点采用φ89的圆管焊接于螺栓球上，将膜骨架进行固定。为了安装方便，在圆管内设置连接板并开φ22的长圆孔，采用M20的安装螺栓辅助安装，加快施工进度，也提高了施工的安全性。考虑膜材的张拉后平整铺设与网架结构上，并考虑网架网格空间尺寸，膜骨架采用厚度为8mm的钢板，宽度为300mm，两侧设置间距为120mm，直径为12的螺栓孔，通过压膜板和螺栓将膜材固定在膜骨架上。为防止钢板下挠，钢板下部焊接80×40×4的矩形管。骨架设计完后通过计算，满足要求。
图2.3 膜骨架大样图
三、膜结构的安装
3.1工艺流程
深化设计
膜骨架制作、安装 
膜材放样、裁剪 
预拼、热合
周边加工补强缝纫
包装、标识 
运输 
吊运膜体 
张拉就位安装固定边
验收
3.2膜骨架安装
膜骨架制作时考虑安装方便，将膜骨架加工成长度为8m（两个上弦网格尺寸）的构件，用吊车将其吊至屋面后进行安装。先用螺栓进行安装，调整膜骨架位置，螺栓紧固后进行焊接，焊接后对焊缝进行检查验收，合格后打磨、涂装。
3、膜结构吊装、固定
膜材展开前，在地面铺设彩条布，防止污染。按照指定的方向展开，用卷扬机将膜材拖至屋面安装位置，用吊车将膜体吊装就位，吊装膜材时，采用吊装带对膜材进行绑扎，缓慢起吊，防止划伤膜材。吊装就位后，延长边拉紧后，进行固定。然后用辅助工具：专用夹具、紧线器、手拉葫芦、电动葫芦等，将膜材展开，要求膜体各方向张拉均匀，表面平整，保证膜材处于张紧状态，再安装压膜板，将螺栓用电动扳手紧固，从一端逐步固定。
膜结构的连接构造应采取可靠的措施防止膜材磨损和撕裂，连接处应有可靠的防水措施。本工程中固定膜材的螺栓间距为120mm，间距较小，通过压膜板能很好的将膜材固定在膜骨架上，防止撕裂。膜材安装完后，用宽度为500mm的膜材将膜骨架连接处进行覆盖，有效地防止雨水渗漏，同时对螺栓起到保护作用，增加了密封效果。
四、结束语
膜结构封闭的应用，减少了钢网架的含钢量，减少了人力投入，加快了施工进度。是一种值得同类工程借鉴的方法。
论文作者:鲍存兵
论文发表刊物:《建筑模拟》2019年第5期
论文发表时间:2019/4/23
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