建筑施工手册3-18索膜结构工程

1、18.1索膜结构的特点、类型及材料 65518 索膜结构工程18.1索膜结构的特点、类型及材料索膜结构体系起源于远古时代人类居住的帐篷，但真正意义上的膜结构是20世纪中 期发展起来的一种新型建筑结构形式，是一种建筑与结构完美结合的结构体系。它是用高 强度的柔性薄膜材料（PVC或PTFE)与一定的支撑及张拉系统（钢架、钢柱或钢索等） 相结合，通过预张力使膜形成具有一定刚度的空间稳定曲面，从而达到能承受一定外荷 载，并满足造型效果和使用功能的一种空间结构形式。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

2、造出标志性的形象工程。膜结构从20世纪90年代以来在我国也得到了飞速的发展，目前已经建设了数十个大 型膜结构体育建筑、文化娱乐建筑、商业建筑、交通运输建筑及其他标志性建筑。图18- 1是国内已建的代表性膜结构工程。(c)(d)图18-1国内膜结构工程 ()上海八万人体育场；（W青岛颐中体育场；（c)郑州杂技馆；id)大连金石滩影视艺术中心18.1.1索膜结构特点18.1.1.1自洁性膜材表面的涂层PTFE或PVDF均为惰性材料，具有较高的不燃性和稳定的化学性能，并且耐腐蚀。惰性涂层不与灰尘微粒结合，长久不褪色，所以膜结构建筑表面经雨水 冲刷即能自洁，经过长年使用仍然保持外观的洁净及室内的美观。

3、18.1.1.2透光性膜材是半透明的织物，并且热传导性较低，对自然光具有反射、吸收和透射能力，其 透光率随类型不同而异，可达4%18%。经膜材透射的光呈漫反射状，光线柔和宜人无 眩光，给人一种开敞、明亮的感觉。膜材的透光性既保证了适当的自然漫散射光照明室 内，又极大程度上阻止了热能进入室内，因此膜结构在节能方面有它的独特效果。 18.1.1.3 大跨度膜结构建筑中所使用的膜材重量轻，常用膜材质量为0. 52. 5kg/m2，并且膜结构是张 力结构体系，能够充分发挥材料的抗拉性能，因此膜结构可以从根本上克服传统结构在大跨 度建筑上所遇到的困难，它能创造出巨大的无遮挡可视空间，有效增加空间使用面积

4、。 18.1.1.4轻量结构膜材料与其他建筑材料相比要轻得多。不管在施工阶段还是在使用阶段，对膜面而 言，风荷载均是主要荷载，故要特别注意施工阶段膜面和结构的安全。18.1.1. 5防火性和耐久性采用PTFE膜材料的膜结构建筑具有耐热性、耐气候性、耐药物性、高强度、防火 等特性，而且不易老化，经过长期使用仍能保持其最初时的强度，PTFE膜寿命在30年 以上，PVDF膜寿命也有15年。18.1.1.6安装的复杂性膜面常与索结构结合，通过施加应力，形成结构刚度。合理施加预应力是涉及索膜结 构安全的关键要素。其安装工效较高，只需投入较简便的施工机械，且较少影响屋顶以下 分部工程的施工。但由于多为悬空

5、作业，安全操作设施需要因工程不同特点而作特殊 考虑。18.1.2索膜结构类型索膜结构类型可分为充气膜结构和张拉膜结构两大类。张拉式膜结构是通过支承结构 或钢索张拉成型，其造型非常优美灵活。图18-2为索膜结构的分类图。18.1. 2.1充气膜结构充气膜结构又分为气承式膜结构和气肋式膜结 构两# (图18-3)，气承式膜结构靠室内外压力差(室内气压>室外气压）形成和维持稳定膜面形态，图18-2索膜结构的分类并承受外荷载作用，可支撑于其他建筑或自成独立建筑。气承式膜结构适合建造平面为圆形、椭圆形（长短轴比小于2)、正多边形的穹顶 结构。气肋式膜结构是向特定形状的封闭气囊内充入一定压力的气体以

6、形成具有一定刚度 和形状的构件，再由这些构件相互连接形成建筑空间。充气式膜结构需要不间断地充气，运行与维护费用高，空压机与新风机的自动控制系 统和融雪热气系统的隐含事故率高。此外，气承式膜结构中室内的超压也会使人略感不 适。这些缺点使人们对充气式膜结构的前途产生怀疑，因此美国自1985年以来在建造大 跨度建筑时再也没有使用这种膜结构形式。但近年来，采用近乎全透明无基材膜材ETFE)图18-3充气膜结构的基本形式 (a)气承式；（6)气肋式的气肋（枕）式膜结构因其特殊的建筑光学效果得到了相当程度的应用（图18-4),最 新的应用实例是2008北京奥体游泳馆（图18-4W。总体而言，张拉膜结构的应

7、用远多于 充气膜结构。 (*)图18-4 ETFE气枕膜结构 (a)气肋（枕）式膜结构；（W北京奥体游泳馆18.1.2.2张拉膜结构张拉膜结构以钢索、钢结构构件等为边界，通过张拉边界或顶升飞柱等手段给膜面施加 张力，维持设计的形状并承受荷载。张拉膜结构的基本外形有马鞍形、圆锥形（伞形）、拱 支承形、脊谷式等，见图18-5。应用于实际工程的张拉膜结构常常是这些基本外形的组合。图18-5张拉膜结构的基本形式 ()马鞍形；（6)圆锥形（伞形）；U)拱支承形；W)脊谷式18.1.3索膜结构材料18.1.3.1拉索与锚具膜结构的拉索可采用热挤聚乙烯高强钢丝拉索、钢绞线或钢丝绳，也可根据具体情况 采用钢棒

8、等。拉索有多种钢索可供选用。热挤聚乙烯高强钢丝索是由若干高强度钢丝并拢 经大节距扭绞、绕包，且在外皮挤包单护层或双护层的高密度聚乙烯而形成，在重要工程 中宜优先考虑采用。钢丝绳宜采用无油镀锌钢芯钢丝绳。热挤聚乙烯高强钢丝拉索及其铺 具的质量应符合现行国家标准。热挤聚乙烯高强钢丝拉索、钢绞线的弹性模量不应小于1. 90X105MPa,钢丝绳的弹性模量不应小于1. 20X105MPa。拉索的锚接可采用浇铸式(冷铸锚、热铸锚）、压接式或机械式锚具。锚具表面应做 镀锌、镀铬等防腐处理。当锚具采用锻造成型时，其材料应采用优质碳素结构钢或合金结 构钢，优质碳素结构钢的技术性能应符合现行国家标准。锚具与索连

9、接的抗拉强度，浇铸式不得小于索抗拉强度的95%，压接式不得小于索 抗拉强度的90%。对组成热挤聚乙烯高强钢丝拉索、钢绞线、钢丝绳的钢丝，应进行镀锌或其他防腐镀层处理。对碳素钢或低合金钢棒应进行镀锌、镀铬等防腐 处理。对外露的钢绞线、钢丝绳，可采用高密度 聚乙烯护套或其他方式防护。锚具与有防护层的 索的连接处应进行防水密封。18.1. 3. 2膜材图18_6膜材结构膜结构材料可分为两大类：无基材薄膜材料 和基材涂层类膜材。前者是一种以ETFE为主要原料的高分子薄膜材料；后者（见图18- 6)中交叉编织的基材材料决定了其力学性能，如抗拉强度、抗撕裂强度等，而涂层、面 层的种类决定了其物理性能，如耐

10、久性、耐火性、防水性、自洁性、黏合度、颜色等。常 用基材涂层类膜材中基材与涂层的种类见表18-1。常用基材与涂层种类表18-1名称代号名称代号玻璃纤维FG聚四氟乙烯PTFE基材聚酰胺合成纤维PA涂层聚氯乙烯PVC聚酯合成纤维PET聚乙烯CSM聚乙烯醇合成纤维PVA氟树脂PVD目前膜结构建筑中最常用的膜材料基材主要为PVC膜材料和PTFE膜材料（俗称特 富龙）。PVC膜材是由聚酯纤维织物表面涂以聚氯乙烯涂层（PVC)而成。PVC膜材在 材料及加工费用上都比PTFE膜便宜，且具有质地柔软、易施工的优点。但在强度、耐 久性、防火性等性能上较PTFE膜材差，所以只能作为一般临时性建筑的膜材。近年来 巳

11、研发出在PVC膜材表面再加涂聚氟乙烯（PVF)涂层或聚偏氟乙烯（PVDF)涂层来 提高其耐久性和自洁性的新技术，从而使聚酯织物的使用寿命延长到15年以上，得以在 7欠久性建筑中使用。PTFE膜材是在超细玻璃纤维织物上涂以聚四氟乙烯树脂涂层（PT- FE)而成，具有强度高，徐变小，弹性模量大，耐久性、防火性与自洁性高等特点。但 PTFE膜材与PVC膜材相比，材料与加工费用高，且柔软性低，在施工时为避免玻璃纤 维被折断，须采用专用施工工具和技术。该类膜材使用寿命30年以上，在永久性膜结 构建筑得到大量应用。18.2索膜结构的深化设计索膜结构是由拉索、膜材和压杆整体张拉形成的空间结构体系，它与传统结

12、构有很大 区别：作为一种柔性结构，索膜材料本身在自然状态下不具有保持固有形状和承载的能 力，由这些材料组成的结构体系初始时也是一个机构，只有对膜材和索施加了一定的预应 力后结构体系才获得承载所必须的刚度和形状。因此，索膜建筑设计与传统结构的设计过 程有很大差别，传统建筑的设计过程是“先建筑，后结构”，而索膜建筑的设计过程首先 要求建筑设计与结构设计紧密结合，寻求满足建筑功能要求的理想几何外形和合理的应力 状态。所以，结构的形体并非仅由建筑设计决定，亦受受力状态的制约。索膜结构的设计包括初始状态确定（俗称找形）、荷载分析和裁剪分析。对于结构工 程师而言，初始形态设计和荷载分析是其关注的焦点。裁剪

13、分析是一项更为专业的工作， 不属于传统结构工程师的工作范畴。索膜结构的设计流程如图18-7。图18-7索膜结构设计流程图18. 3索膜结构的制作 66318. 2.1初始状态确定索膜结构初始状态的确定包含了几何（形）和合理的应力状态（态）两个方面，其方 法总体上来说可分为两类：物理模型法和数值分析法。20世纪70年代以前，物理模型法 是人们研究索膜结构形态的重要方法，包括丝网模型法和皂泡模型法，1967年加拿大蒙 特利尔展览会的德国大帐篷（German Pavilion)和1972年慕尼黑奥林匹克体育场均是采 用物理模型法设计（见图18-8和图18-9)。但物理模型法的模型制作要花费大量的人力

14、、 物力，且需要一套复杂仪器设备和高超的近景摄影测量技术。由于测量手段存在着较大的 随机因素，测量精度难以保证。因此，人们更加关注力学方法的研究，美国、英国、德国 和日本等国学者相继提出并发展了以计算机技术为手段的张力结构的形状判定，并逐步取 代了早期的模型法。物理模型法在工程实践和科学研究中已经很少单独使用，主要是同数 值方法配合使用以及用于方案阶段的概念设计。图18-8德国大帐篷图18-9慕尼黑奥林匹克体育场20世纪70年代以后，随着计算机数值分析技术的日益发展，各种膜结构的计算机数 值分析方法也应运而生。经过近几十年的研究和实践，力密度法、动力松弛法和非线性有 限单元法已经取代物理模型法

15、而成为目前膜结构初始形态确定的主要方法。力密度法是一 种用于索网结构的初始形态分析方法。在应用力密度法进行膜结构初始形态分析时，首先 要将膜结构离散为由节点和杆单元构成的索网状结构模型，然后建立每一节点的静力平衡 方程，通过预先给定索网中各杆单元的力与杆长的比值（即给定杆单元的力密度值）而将 几何非线性问题转化为线性问题，结合边界节点的坐标联立求解这组线性方程组，得到索 网各节点的坐标，从而得到膜结构的初始位形。不同的力密度分布，对应不同的外形。当 外形符合要求时，由相应的力密度即可求得相应的膜面预应力分布。力密度法避免了初始 坐标输人问题和非线性收敛问题，计算速度快，因而特别适合于索网结构和

16、膜结构的初始 形态分析，但对于具有大位移特征的膜结构初始形态确定问题，力密度法没有考虑节点变 位对节点平衡的影响，因此有些学者认为力密度法虽然计算简单，但得到的初始位形解答 误差较大。另一方面，力密度法找形得到的膜面应力分布难以控制，尽管可通过修正力密 度值进行迭代以获得均匀的应力分布，但这样就失去了线性解的优势。此外，形状确定之 后，还是需要采用非线性分析方法对膜结构进行荷载效应分析。力密度法可以针对膜面的离散索网模型快速得到其平衡曲面。动力松弛法不建立结构 平衡方程因而对计算机的内存要求极低，通过反复假定和迭代计算得到平衡的内力分布和 相应的几何曲面。有限元法通过建立结构的平衡方程进行求解

17、迭代计算结构的平衡曲面， 迭代次数少但需存储和求解结构刚度矩阵。随着计算机软硬件技术的快速发展，有限单元 法已经成为结构分析包括索膜结构初始状态分析的主流方法。初始状态确定分析中可以将支承结构视作相对刚度极大的结构而只进行索膜部分的找 形计算，然后再将连接处反力施加给支承结构，从而完成整个结构初始状态的分析。也可 以考虑膜与索及支承结构的共同作用，直接分析计算得到整个体系的初始状态。需要根据 具体的结构构成确定结构分析方法。膜曲面可以是应力分布均勻的最小曲面，也可以是应力分布不均匀的平衡曲面。最小 曲面具有刚度均匀、曲面光滑的优点。所以，形状确定分析应首先寻找最小曲面。但由于 实际工程中不一定

18、可以找到最小曲面或者最小曲面不是设计者所希望得到的曲面，这时也 可改找平衡曲面。膜面形状分析的目标是得到一个预应力自相平衡的曲面，而膜材弹性模量的数值并不 影响膜面的平衡性质，所以分析计算时可以取小弹性模量以加快计算收敛速度。找形分析 得到的膜面应力分布乘以任意倍数后仍然是自相平衡的，所以可以通过同时放大或缩小膜 面预应力及其支承结构内力以得到希望得到的膜结构初始状态。18.2.2索膜结构荷载效应分析索膜结构的初始状态一旦确定之后，需要进一步作荷载效应分析，以得到膜面在外部 荷载作用下的应力状态，同时判断膜面是否会出现松弛、褶皱、应力集中等不利情况。膜 结构在外荷载作用下，通过膜面曲率的变化和

19、膜面应力重分布，以达到新的平衡状态，这 一过程具有明显的大位移几何非线性特点，所以对该类柔性结构的有限元计算需要考虑结 构的几何非线性，其工作状态的荷载效应分析要采用非线性有限单元法。就结构计算理论 方面来说，膜结构与其他非线性结构的分析计算相比并无本质上的区别。索膜结构荷载效应分析是结构在自重、风荷载、活荷载（雪荷载）作用下结构的内力 和变形，因为非线性效应不具叠加性，所以必须首先进行各种荷载的组合，求解组合荷载 下结构的变形和内力，判断是否满足强度与挠度等要求。18.2.3索膜结构裁剪分析索膜结构的膜面是预应力状态下的光滑空间曲面，索膜结构裁剪分析的目的就是将空 间曲面展开为无应力、平面且

20、有幅宽限制的下料图，且膜面焊接接缝符合建筑美观要求， 膜材用料经济。索膜结构裁剪分析的内容和步骤如下：(1) 裁剪线布置；(2) 空间膜曲面展开成平面膜面：将空间膜曲面的三维数据转化成相应的二维数据， 采用几何方法，简单可行。但如果空间膜曲面本身是个不可展曲面，就须将空间膜曲面再 剖分成多个单元，采用适当的方法将其展开。此展开过程是近似的，为保证相邻单元拼接 协调，展开时要使得单元边长的变化为极小；(3) 应变补偿：对平面裁剪片进行应变补偿，处理膜片接缝处及边角处的补偿量；(4) 根据以上结果得到裁剪片施工图纸。在裁剪分析时要注意膜面裁剪线的布置，裁剪线的布置应遵循以下原则：(1) 视觉美观：

21、空间膜曲面在布置裁剪线时，要充分考虑裁剪线即热合缝对美观的 影响；(2) 受力性能良好：膜材是正交异性材料，为使其受力性能最佳，应保证织物的经、 纬方向与曲面上的主应力方向尽可能一致；(3) 便于加工，避免裁剪线过于集中；(4) 经济性：膜材用料最省，焊接接缝线总长最短。裁剪线的确定方法一般有两类：测地线法和平面相交法。对可展曲面，空间曲面上的 测地线在曲面展开后是直线；对不可展曲面，测地线在曲面展开后最接近直线。所以取测 地线为裁剪线时，通过控制测地线两端间距可以得到均匀幅宽的裁剪片，减小废料，达到 经济节约的目的。平面相交法是用一组平面（通常是一组竖向平面）去截找所得的曲面， 将膜面分割成

22、一个个膜片，以平面与空间曲面的交线作为裁剪线。平面相交裁剪线法常用 于对称膜面的裁剪，所得到的裁剪线比较整齐、美观，易于符合设计者的意图。可展曲面是指可以精确展开为平面的曲面，膜结构曲面一般为不可展曲面，只能近似 展开为平面。展开的原则是平面弯成曲面后与其展开前曲面最为接近。对于狭长裁剪曲面 片，可以在其宽度方向取为一个三角形网格，沿其长度方向划分为单个三角形网格，以三 角形板代替三角形曲面，逐个展开得到近似平面。对于宽幅裁剪片，这样的展开会带来较 大误差，可以采用数值方法按误差最小原则求解近似展开平面。膜结构是在预张力作用下工作的，而膜材的裁剪下料是在无应力状态下进行的。因而 在确定裁剪式样

23、时，有一个对膜材释放预应力、进行应变补偿的问题。影响膜材应变补偿 率的因素可归纳为以下几个方面：(1) 膜面的预应力值及膜材的弹性模量和泊松比，这是影响应变补偿率的最直接 因素；(2) 裁剪片主应力方向与膜材经、纬向纤维间的夹角，因为膜材是正交异性材料；(3) 热合缝及补强层的性能不同于单层膜，其应变补偿应区别对待；(4) 环境温度及材料的热应变性能，尤其是双层膜结构环境温度相差较大时，要特别 注意。应变补偿常以补偿率的形式实施。严格说来，需根据膜材在特定应力比及应力水平下 的双轴拉伸试验结果，结合上述因素综合考虑。18.3索膜结构的制作18.3.1钢制卷尺索膜结构制作前应确定标准尺，制作过程

24、及检查过程中使用的各尺应计量，并以标准 尺为最终基准。18.3.2膜材原匹检查膜材在入库之前，应根据厂商提供的不同批号对膜材的物理性能进行测试。测试合格 的材料方可入库。测试数据全部进入电脑存档。同一膜结构工程宜使用同一企业生产的同一批号的膜材。每批膜材均应具有产品质量 保证书和检测报告，并应进行各项技术指标的进货抽检。膜材表面应无针孔、无明显裙皱 和明显污渍，不应出现断丝、裂缝和破损等，色泽应无明显差异。所有原匹在使用前均有操作人员使用灯光装置全面积进行外观检查，见图18-10。(«) (*)图18-10外观检查 ()膜材外观检查坐标定位；（6)膜材外观检查灯箱18.3.2.1膜材

25、的清扫在工厂内，若膜材上有污垢时，用布、吸滚轮及溶剂等仔细地清扫。18.3. 2.2膜材的处理为了避免在工程中搬运及工程中移动时发生折痕、折纹等损伤，应依照以下操作步骤 进行：(1) 作业人员在材料上作业时：确认膜材与地面之间无异物后方可进行下一步作业。不可在膜材有松弛、浮起处 作业。(2) 进行膜材搬运及移动时：在作业场地面上进行膜材搬运及移动时，由两人或两人以上进行，且用干净的工作手 套托住膜材两端。膜材经过的地面上若有障碍物时，应事先将其去除，同时用拖把清扫干净。使用起重机等吊高、移动膜材，并吊挂在芯材管上，同时避免让钢索等接触到膜材。 起重作业应由具有相应操作证的人员进行。18.3.2

26、.3膜材的储存膜材应储存在干燥通风处，且不宜与其他物品混放。不应接触易褪色的物品或对其性 能有危害的化学溶剂。18.3. 3 裁 剪通过与设计系统的数据共享，实现膜片配置的全自动化，配置结果传送到数控裁剪装 置执行自动裁剪。裁断完成之后，由操作人员核对尺寸。所有裁断工序都留取原匹样片 备案。18.3.3.1 制作环境加工制作场地应平整，加工环境应满足一定的温、湿度要求。承放膜材的工作平台应 干燥无污物，整个加工制作过程应保持膜材清洁。18.3.3.2膜布裁剪操作要求1. 作业内容以设计部制作的裁剪资料（裁剪图）为基准，标出在膜板加工时必要的记号（折叠宽 度、熔接宽度等），切割膜材。2. 使用设

27、备(1) 自动裁剪机；(2) 电脑主机。3. 使用设备作业顺序(1) 将裁剪资料及膜材外观检查综合后可得知缺点位置，决定剪取材料的位置，且注 意切割位置要避开膜材原料上的瑕疵点。(2) 将裁剪位置资料转送到自动裁剪机。(3) 用裁剪机自动进行膜材的标记、切割。(4) 自动剪裁的基准要求：1) 设计裁剪图电脑系统连线自动剪裁，剪裁线条均匀（曲线、直线）；2) 裁剪速度：7m/min；3) 自动裁剪误差：L=5m±2mm/m;L = 10m+4mm/m； jL=10m 以上±8mm/m。18. 3. 4研 磨对需要研磨的膜材，在研磨前后使用微分卡控制研磨深度。研磨见图18-11

28、。18.3.5热 合当日使用的所有热合机均实行开机试验，根据当日所加工的膜材特性，通过调控机械 的温度和操作时间进行取样，实现对膜片的均匀熔接和提高膜片剥离试验的强度，从而控 制当日热合的合格程度和工艺稳定性。每道热合工序完成以后，均有专人进行检查。热合 见图18-12。图18-11研磨图18-12热合18.3.5.1膜材的热合准备1. 使用设备热合加工机械、张力装置、FEP胶粘贴机。热溶合设备必需具有将温度、压力、熔接时间控制在所制定的范围内的性能，条件则 依据膜材的种类而定。2. 热合基准从事热合加工作业人员应具有相应操作技能合格证，并依据热合基准表18-2确认是 否合格。热合基准表18-

29、2项 目判定标准接合部位拉张强度母材强度的80%以上剥离强度2. Okg/cm 以上外观焦痕在2. 5cm以内曲面部分的胶卷没有不吻合的情形3.试验热合加工制作前，应根据膜材的特点，对连接方式、搭接或对接宽度等进行试验。膜 材热合处的拉伸强度应不低于母材强度的80%，符合要求后方可正式进行热合加工。在 热合过程中应严格按照试验参数进行作业，并做好热合加工记录。4.热合设备开始作业前的检查热合作业者应在开始作业时先确认溶接设备的温度、压力、熔接时间并且记录。18. 3.5. 2作业顺序热合作业人员依照加工顺序，确认膜板编号、扣件编号及转角编号、准备热合的裁 剪片。(1) 确认膜材重叠方向及熔接宽

30、度，使用FEP胶卷暂粘机将FEP胶卷暂时固定住。 重叠枯合部分至少要20mm以上。(2) 热合部位曲率很大或是形状很复杂时，请使用暂粘机暂时固定住。粘点的间距则 视形状而定。(3) 确认热合部分没有FEP胶卷溢出、卷起及断裂等情形后再行热合。(4) 在热合膜材两端安装张力装置，施加张力以防止熔接时膜材的热收缩。18.3.5.3热合温度管理(1) 热合工在进行熔接时，应由温度表确认温度，同时确认温度打印记录，以便达到 双重管理。(2) 温度设定不适合时，应立即中止作业，修理缺陷部分并立刻确认熔接品质。 18.3.5.4热合品质确认热合缝应均匀饱满，线条清晰，宽度不得出现负偏差。膜材周边加强处应平

31、整，热合 后不得有污渍、划伤、破损现象。同时，应将加工中所用膜材料做成试验样本，进行破坏 检查并且确认。18.3.5.5 FEP胶卷的处理FEP胶卷上如沾有灰尘、污垢等，将造成热熔合品质不良，务必清扫干净。用湿布 擦拭FEP胶卷上的灰尘、污垢等，接着再用干布擦拭干净。FEP胶卷上的伤痕是造成热 合中胶卷断裂的原因，应避开有伤痕的部分。将FEP胶卷保管于密闭箱内，以防止灰尘 及污垢等落于其上。开始作业时取出一卷（约150m)使用，作业结束时再将剩下的FEP 胶卷用套子套起来保管好。18.3. 6收 边收边是膜体热合的后道工序，收边后的尺寸根据图纸要求进行确认。收边见图18-13。图18-13收边

32、18. 4索膜结构的安装 665图18-15成品捆包18. 3. 7打 孔(1) 根据加工图，以油性笔在所定的位置上标出螺栓孔的位置。(2) 进行作业前先确定打孔机所定的直径。同时必须进行试打，以确认无缺陷或变形 等冋题。(3) 利用打孔工具进行打孔，打孔见图18-14。(4) 为了确保打孔后螺栓孔距离的正确，应以螺栓定位 图为依据使用标尺标定。18.3.8成品检查成品在拥包則实彳了全品检查，见图18-15。18.3.8.1作业内容通过检査的膜材在捆包之前，应清除污垢附着物，进而 卷在钢管等芯材上捆包。18.3.8.2使用工具使用工具包括：捆卷台、制品台车、钢管或纸管。18. 3. 8. 3作

33、业顺序(1) 如卷在钢管上，将两端设定在制品台车上，以施工图18_14打孔时的展开顺序为基础确认卷起的方向，在装有缓动材（聚乙烯皮的气囊AIRBAG)管 子上，以胶带固定卷妥。为了防止膜板发生折痕、压力等损伤，适当地放人缓动材料，仔细卷妥进行捆包工作。(2)不能以钢管卷取时，为了防止膜板发生严重折痕、折纹等，应在各折叠部分放入 缓动材料后再进行捆包。18. 3. 8. 4捆包要求(1) 经加工制作并检验合格的膜单元，应先行清洁，然后单独存放。(2) 膜单元的包装方式应根据膜材的特性、具体工程的特点确定。包装袋应结实、平 滑、清洁，其内表面应无色或不褪色，与膜成品之间不得有异物，且应严密封口。在

34、包装 的醒目位置上应有标识，标明膜单元的编号、包装方式和展开方向。(3) 膜单元的运输工具上应铺垫层，并采取措施确保膜单元与运输工具间不发生相对 移动和撞击。18.3.9索结构的制作(1) 钢丝绳下料前应进行预张拉。索的制作长度应考虑预拉力的影响。索长度的加工 允许偏差：当长度不大于50m时，为± 10mm;当长度大于50m且不大于100m时，为 ±15mm;当长度大于100m时，为士20mm。(2) 钢构件的制作应符合现行国家标准钢结构工程施工质量验收规范（GB 50205)的要求。.(3) 膜结构的其他附属部件，应按设计图纸加工制作，并应符合国家现行有关标准的 要求。1

35、8.4索膜结构的安装18.4.1工艺流程索膜结构安装工艺流程见图18-16。图18-16索膜结构安装工艺流程18.4.2施加预张力(1) 对于通过集中施力点施加预张力的膜结构，在施加预张力前应将支座连接板和所 有可调部件调节到位。(2) 施力位置、位移量、施力值应符合设计规定。(3) 施加预张力应采用专用施力机具。每一施力位置使用的施力机具，其施力标定值 不宜小于设计施力值的两倍。(4) 施力机具的测力仪表均应事先标定。测力仪表的测力误差不得大于5%。(5) 施加预张力应分步进行，各步的间隔时间宜大于24h。工程竣工两年后宜第二次 施加预张力。(6) 施加预张力时应以施力点位移达到设计值为控制

36、标准，位移允许偏差为±10%。对有代表性的施力点还应进行力值抽检，力值允许偏差为±10%。应由设计单位与施工单 位共同选定有代表性的施力点。18.4.3安装前的复测(1) 膜结构工程施工前必须进行现场踏勘，踏勘主要包括观察施工机械开行路线、现 场高空线架设情况、施工现场可利用空地以及施工现场其他周边环境等情况。最后根据踏 勘情况结合施工图纸编制切实可行的施工方案。(2) 应对膜结构所依附的钢构件、拉索及其配件进行复测，复测应包括轴线、标高等 内容。安装前应检查支座、钢构件、拉索间相互连接部位的各项尺寸。支承结构预埋件位 置的允许偏差为±5mm;同一支座地脚螺栓相对

37、位置的允许偏差为±2mm。18. 4. 4膜面的保管供货商将膜面包装箱运输至现场后根据膜面安装单位要求摆放在与施工相对应的区域 内。包装箱卸车后应随施工进度开启箱盖，以免造成膜布的损坏。18.4.5搁置平台搭设膜面施工前应搭设搁置平台，其位置由膜面展开方向决定：若膜面由中间向两边铺 展，平台应搭设在单元结构的中心（适用于小型膜结构工程）；若膜面由结构外侧向内侧 铺展，则平台应搭设在结构的外环处（较适用于体育场等工程）。平台搭设高度应低于膜面安装高度lm左右，待搭设到所需标高后顶部用九夹板满 铺。搁置平台平面尺寸：宽度2. 4m，长度为膜面展开时的宽度。平台搭设完毕后，外露 的脚手管、

38、扣件及尖锐部位应用棉布等物品包裹，以免在膜展开时划伤膜面。18.4.6膜面的检查在现场打开膜单元的包装前，应先检查包装在运输过程中有无损坏。打开包装后，膜 单元成品应经安装单位验收合格。18.4.7绳网拉设膜面铺设前需安装绳网，作为膜面展开时的依托。绳索可采用訂4腈纶绳。绳网安装 时平行于膜面展开方向每隔2. 5m拉设一道绳索，绳索一端直接与结构相连接，另一端通 过绳索紧绳机与结构相连，使绳网张紧，减少绳网垂度。18.4.8膜面安装(1) 膜面安装的前提条件。膜面安装前应确保必须施焊完毕、相关区域内构件的涂装 工作必须结束，必须在无雨雪或工作风速小于8. 2m/s (5级风）的气候条件卞进行膜

39、面 的铺展。膜面安装技术指导人员抵达现场、必须进行两级技术交底。(2) 根据膜面安装要求，分散放置膜面安装固定材料以及临时张拉工具。膜面安装 固定材料包括铝合金压板、止水橡胶带、不锈钢螺栓（包括螺帽及垫圈临时张拉工 具包括绳索紧绳机、钢丝绳紧绳机、夹具和腈纶绳等。吊装膜单元前，应先确定膜单18. 6质量检验 669元的准确安装位置。膜单元展开前，应采取必要的措施防止膜材受到污染或损伤。展 开和吊装膜单元时可使用临时夹板，但安装过程中应避免膜单元与临时夹板连接处产 生撕裂。(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、羊 角锤、美工刀及带安全挂钩的工具袋等。(4)

40、将不锈钢螺栓依次安装在膜面连接板上，并将止水橡胶带按顺序排放在膜结构支 架上。(5) 膜面就位。在施工现场平地上拆除膜面包装箱的顶板及侧面板，确认膜面铺设方 南后用吊车将膜面连同包装箱底板吊至搁置平台的中心。(6) 展开膜面。膜面就位后，先在搁置平台上将膜面横向展开，并将灰色夹具按一定 间隔与膜布上的孔位相连接（一般每隔2m安装一个灰色夹具），再用14腈纶绳与灰色 夹具相连接，最后利用绳索紧绳机向铺展方向牵引膜面。18.4.9周边固定将膜面拉至离安装位置80cm左右时，用钢丝绳紧绳机替换下绳索紧绳机并安装白色 夹具（夹具数量可根据膜面松紧程度决定），再用钢丝绳紧绳机将膜面向膜结构支架处牵 引。

41、膜结构支架上的螺栓间距与膜布上的孔位是相匹配的，当膜布拉到其安装位置后即可 将螺栓把膜面固定在膜结构支架上。膜面固定时部分孔位可能与支架上的螺栓位置不一致 时，须要求现场开孔。开孔时用美工刀或冲头，严禁使用榔头直接敲击膜布进行开孔。当 膜面周边固定好后，拆除所有夹具并松开绳网。18.4.10提升膜面一个单元的膜面安装完毕后，应即刻提升膜面。提升的目的是防止天气突然变化（工 作风力超过五级或下雨雪）而可能造成膜面的损坏和施工的不安全。提升膜面时应做到膜 面周边受力基本均匀，膜面上无集水点。18.4.11调整及张拉膜面(1) 当所有的膜面安装工作结束后，即可进行膜面的张拉。(2) 膜面的张拉是通过

42、张拉结构索，使膜面达到设计的应力。张拉时，在结构对称点 上用千斤顶或倒链对钢索施力。(3) 施工要求：张拉过程中随时用应力测试仪进行膜面应力的测试，并根据现场安装 指导人员的指示随时停止膜面张拉工作。18. 5 施工设备制作设备、检测试验设备见表18-3。制作设备、检测试验设备表表18-3序号设备名称 规格型号数量产地1移动电源系统1套2膜材外观检查装置1台3张力试验机1台4自动膜片配图系统1套5全自动画线装置1套6全自动切割装置1套7双针工业缝纫机2台8单针工业缝纫机1台9表面打磨机1台10手动表面打磨机6台11张力装置6对12上下分离式热熔机MT71台13定位热熔机MT82台14端部热熔机

43、MT92台15上下移动式热熔机MT121台16周边热熔机2台17点焊机2台18自走式热板热熔机1台19自走式热风热熔机4台20手动式热风热熔机4台21高频热熔机1台22打孔机2台23移动台车8对24捆包卷绕机1台18.5.2安装工具和设备以30mX30m的Sheer fill膜面为例，所需安装工具和设备见表18-4。安装工具和设备表18-4序号设备名称用 途最小用量备注1起重机安装膜面索，就位膜面1辆根据起吊要求配置2绳索紧绳机固定绳网，牵引膜面30只3钢丝绳紧绳机安装膜面100只4灰色夹具膜面牵引时夹紧膜面并 能与紧绳机相连接30只续表序号设备名称用 途最小用量备注5白色夹具膜面安装时夹紧膜

44、面并 能与紧绳机相连接80只6倒链提升膜面根据所安装膜面对张拉的 要求配置规格及数量7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连接大:4只 小：110只84磅锤子4把9羊角锤子12把10套筒扳手安装压板螺丝2把11腈纶绳拉设绳网，牵引膜面1000m12电熨斗当膜面上有拼缝或者当膜 面出现破损时使用2把13大力钳固定压板螺栓5把14方口钳安装膜面与钢索连接 节点专用工具5把15工具包放置螺栓、螺帽 以及小工具20只16安全带保证高空操作人员 的人身安全20副17美工刀4把18质量检测设备应力测试一套18. 6质量检验18. 6. 1制品品质基准制品品质基准见表18-5。制品品质

45、基准表 18-5部 位项 目基准值1.外观(1)污垢没有非常明显的污垢(2)焦黑依范本限度(1)周边规格依图面规格指示2.加工部位(2)热熔合部、折叠方向 (水流向）重叠方向依照图面指示，零件的安装 依照图面指示(3)零件3.完成尺寸(1)反粘部分尺寸、完成加工尺寸设计值士0. 2% ihlOmm(2)螺栓孔间距不能超出误差范围18.6.2工厂内品质标准工厂内品质标准见表18-6。18. 6质量检验 673工厂内品质标准表 18-6工程名项 目基准值(1)记号的尺寸（1点）士 1mm1.原寸图工程(2)记号的尺寸（1边）士 2mm(3)伸展士 2mm(1)膜布表、里按照指示2.裁剪工程(2)裁

46、剪曲折避免曲折（士2mm)(3)膜布的方向性依照指示书(1)流向依照指示书(2)熔接部残余不要发生3.熔接加工工程(3)熔接部焦黑限度范本(4)熔接部刮痕限度范本(5)熔接幅宽+ 4mm(1)忘记开孔不要发生4.完成处理工程(2)孔位置位移（1点）士 2mm(3)孔位置位移（5点）士 5mm(1)膜材编号表示须正确5.包装工程(2)展开方向表示须正确(3)相合号码表示须正确18.6.3膜材的检验分类膜材的检验分类见表18-7。膜材的检验分类表18-7检验名称检验定义详细记述检验 作业人员S分检验负责人膜材料物性 检验确认膜板制作使用的膜材是否和特性标准一致 所进行的检验膜材料外观 检验确认膜板

47、制作使用的膜材外观上是否有缺点， 同时为了确定缺点位置所进行的检验熔接品质 检验确认熔接加工过程中，熔接设备是否可使熔接 品质保持在基准值之内完成加工的检验工程内自主 检验确认各工程内施工品质是否为标准品质内所进 行的检验，分成以下三类：裁剪工程、熔接工程、完工工程制品检验为了全部制作工程结束后，制品品质是否和标 准值一致所进行的检验图18-17膜材的检验18.6.4膜材进货检査18. 6. 4.1物性检验物性检验见表18-8。物性检验表表 18-8项 目内 容时间膜材进货时抽样待全部膜材卷完后抽取试验片检验项目样本数量实验方法重量纵、横各n=3厚度纵、横各n=3宽度n=拉引强度纵、横各n=5

48、抗拉伸度纵、横各n=5线密度纵、横各n=5续表项 目内 容检验项目样本数量 实验方法拉撕裂强度纵、横各n=5剥离强度只有纵向n=5弧度n=l1斜度n = 负责人检验负责人不合格检验项目中若有不符合品质标准的结果时，该卷膜材视为不合格品。不合格品需贴上处理(不合格）标签，放进不合格物品放S：场中保存，不可与合格品混合记录报告内部检验终了后，在检查记录书中填写检验结果，并附制品检验成绩书18. 6. 4. 2外观检验外观检验见表18-9。外观检验表表18-9项 目内 容时间裁剪工程前进行抽样全面检验全部膜材负责人作业人员判断标准裁剪工程检验使用机器检反机顺序将要进行检验的膜材料设定在检反机上，将膜

49、材透过检反机上被设定好的光桌（light table),透过光可以目视看出缺点部分。被判定为缺点的部分用粘胶带做记号记录报告在检反记录书上写人缺点位置及缺点种类，同时向上级提出报告缺点部分的处理为避免制品当中有瑕疵，裁剪时应避开缺点处18.6.5热合品质检验要领热合品质检验要领见表18-10。热合品质检验要领表表18-10项目品质判定标准样本数负责人剥离强度2. 5kg/cm自试验体中抽 取3个样本检验负责人剥离状态剥离的任一面露出玻璃 纤维（依限度样品）抽取1个样本作业负责人18.6.6 工程自检要领18.6.6.1裁剪工程检验裁剪工程检验见表18-11。裁剪工程检验表 表18-11项 目内

50、 容时间裁剪工程结束后进行抽样作业开始时的起始产品负责人作业人员图纸依据依裁剪图制成的解析资料及尺寸图判定标准判定项目：标准值转角点间距：（1)小于10m时士4mm; (2)大于且等于10mm以上时±8mm使用工具钢制卷尺不合格时的处理(1)比标准值大时，进行修正作业；（2)比标准值小时，须废弃，重新做裁剪记录报告作业人员在检验结果结束后，将结果记录在裁剪片确认卡上，同时在作业结束时向检验负 责人提出报告18.6.6.2熔接工程自主检验熔接工程自主检验见表18-12。熔接工程自主检验表表18-12项 目内 容时间作业结束后进行抽样熔接部分尺寸、外观等全数做检验负责人作业人员图纸依据膜加工图判定标准以表18-6为准使用工具钢制卷尺不合格时的处理熔接部分尺寸若超过标准值不合格时，原则上作废弃处理记录报告作业人员在检验结束后，需将结果记载在熔接工程自主检验书中， 同时在作业结束后向检查负责人提出报告18.6.6.3修饰工程自主检验修饰工程自主检验见表18-13。修饰工程自主检验表表18-13项 目内 容时间蟬栓孔打孔作业后进行抽样针对全部螺栓孔进行检验负责人作业人员图纸依据膜加工图判定标准工厂内品质标准记录报告作业人员在检验结束后，需将结果记载在熔接工程自主检验书中， 同时在作业结束后向检验负责人提出报告18.7保修及维护保养 6751