海南机场工程贵宾楼EFE膜结构施工工法汇报

分公司2013年科技成果机场贵宾楼ETFE膜结构施工工法

2013年10月国际机场贵宾航站楼效果图工程概况

国际机场贵宾航站楼为国内单体面积最大、厅室数最多，配套设施较为完善的贵宾航站楼。建成后将成为市地方特色标志建筑之一。该航站楼具有鲜明的设计理念和特点，在满足全部功能的情况下，充分展现建筑的艺术性，最大限度的吸收了当今航站楼设计的精华。同时结合岭南地区的传统建筑风格，进行了大胆的尝试设计，体现出海南的特色形象。

机场贵宾航站楼设有接待大厅、贵宾休息室、多功能会议中心、新闻发布中心、商业餐饮服务区、办公及服务用房等配套设施，集商业、娱乐、餐饮、商务、服务设施为一体，清晰合理的功能分区设计，将为旅客提供更加尊贵、私密、周到、便捷的贵宾式现代空港服务。

贵宾航站楼总建筑面积11006.6㎡，纵向长度180m。采用预应力混凝土管桩基础，一、二层为框架结构，屋面由钢结构+铝镁锰金属屋面构成。贵宾航站楼膜结构主要含政要接待大厅张拉膜(ETFE)、路侧入口雨棚(PTFE)、南侧曲边挑檐(PTFE)、北侧曲边挑檐(PTFE)、花伞张拉膜(PTFE)五个部分，设计造型独特，膜投影面积约4300㎡。

“ETFE”是英文EthyleneTetraFluoroEthylene的缩写，中文名为乙烯－四氟乙烯共聚物。ETFE膜材的厚度通常在0.05～0.25mm。ETFE膜比传统的PTFE膜具有更高的透光度和更好的抗化学能力，但由于ETFE膜是直接由塑料制成膜，没有基材，所以其抗拉强度和抗撕裂强度不如传统的PTFE膜。ETFE材料的典型用法是，将两层或三层膜材“焊接”在一起，运送到工地，然后充气使它们膨胀成气枕，主要靠内压抵抗外

部荷载。但是对本项目而言，要达到建筑效果，需要采用单层ETFE膜材，但由于膜片跨度较大，仅凭膜材自身的抗拉强度无法抵御外荷载。必须用索进行补强形成索膜体系共同抵御外荷载，保证结构的安全性。作为海南省重点建设项目，国际机场三期改扩建工程在机场现有基础上，对机场航站楼、停机坪，以及购物、餐饮、宾馆、交通等配套设施进行建设和完善。新建的政要厅占地面积约900m2，政要厅主体呈卵形。建筑师设想将白色膜材和透明膜材间隔布置，由于两种膜材的透光率相差很大，随着太阳光的照射角度的改变，在不同的时段、不同的角度和不同位置，建筑物会呈现不同的建筑表情。在此基础上，通过膜下方设置LED灯光，可以在晚上营造绚丽的色彩，彩灯光线通过膜面照射到天空，使建筑物变身为地标性建筑。经过探讨，最终采用白色ETFE膜材与透明ETFE膜材交替布置的方式，实现与效果图相接近的建筑效果。

政要大厅效果图机场贵宾楼膜结构分布图政要厅雨棚直边挑檐路侧入口雨棚曲边挑檐花伞其中，直边挑檐、曲边挑檐、花伞、路侧入口雨棚均为膜PTFE膜结构，政要大厅雨棚为ETFE膜结构机场贵宾楼政要大厅雨棚平面图白色ETFE膜透明ETFE膜机场贵宾楼政要大厅立面图机场贵宾楼政要大厅轴侧布置图一、钢、索、膜整体解析计算软件

本项目使用日本太阳工业集团开发的膜结构设计和分析专用有限元软件MAGESTIC进行设计。该软件能够进行钢、索、膜整体计算。计算分析时考虑了索膜结构的大变形特性，使结构计算结果更准确、更可信。此外该软件具有现代化的操作界面，可根据需要用数字和色彩显示各种单元受力和载荷情况。该软件的后处理单元能够对钢、索、膜的强度进行判定，并输出计算书。材料选用

政要厅钢结构选用Q345B级钢材；钢索选用镀锌钢绞线；膜材采用AGC公司(AsahiGlassCOLtd)的生产的250µm厚度ETFE膜，其详细技术规格要求如下表所示。软件工作流程

建模

找形

结构分析

结构分析后处理

膜材裁剪方案软件使用证明250µmETFE膜技术指标备注：1）DIN53370塑料薄膜的检验.用机械手触摸法测定厚度（德国标准）；2）ISO-2286-2(1998)橡胶或塑料涂层织物--辊轧特性的测定；3）DIN-EN-ISO-527-3(10/1995)拉伸性能测定.第3部分:薄膜和板的试验条件；有限元计算软件MAGESTIC界面钢、索、膜整体计算模型建立钢、索、膜整体分析计算示意图首先导入分析计算示意图，进行找形、等高线布置、雨水流向布置模型建立。找形示意等高线示意雨水流向示意

钢构布置

钢构布置完成及找形完成后进行结构分析及后处理。结构设计荷载组合包括结构内部的所有自重和预应力，此荷载组合可用作所有荷载组合的切入点。依次类推，每种荷载组合均包括自重和预应力。下图为结构分析过程:膜结构计算参数（1）恒载(DL)：膜材、钢构、索的自重（2）ETFE膜预张力(PL)：经向和纬向均为0.5kN/m（3）活载(LL)：取0.3kN/m2,该值大于雪荷载设计值，计算中不考

虑雪荷载。（4）风荷载(WL) Wk=βz*μs*μz*Wo=2.0*μs*μz*0.85=1.7*μs*μzWk:风荷载标准值(kN/m2)；βz：风振系数，取2.0；μs:风荷载体

型系数；μz:高度变化系数；地面粗糙度类别为A Wo:基本风压，取0.85kN/m2风荷载：W-1备注：挑檐底部体型系数μs：-1.5；上部体型系数μs：0.6.玻璃顶面体型系数μs：-0.4。风压高度变化系数μz分别按7m(挑檐尖部标高)，10m,13m，16m,20.1m取值-1.111.6631.5911.511.418-3.24风荷载：W-2备注：挑檐底部体型系数μs：0.3；上部体型系数μs：0.6.玻璃顶面体型系数μs：-0.4. 风压高度变化系数μz分别按7m(挑檐尖部标高)，10m,13m，16m,20.1m取值-1.111.6631.5911.511.4180.648风荷载：W-3备注：挑檐底伴部体型双系数μs：-0.腐5；上部犯体型系匆数μs：-0.相5.玻璃顶持面体型仔系数μs：-0.5价.风压高捷度变化脸系数μz分别按7m(挑檐尖部锐标高)，10m,挠13m，16m倘,20摆.1m取值-1.455-1.392-1.321-1.241-1.133荷载组陡合验算CA1:茎1.35抓(DL错+P保L)CA2假:1.梦2(做DL丑+P姻L)捞+1体.4L拾LCA3:表1.2闲(DL侦+PL已)+乐1.4踩W-1CA4迁:1.灰2(会DL衣+P射L)教+1朗.4瞒W-2CA5:王1.2驰(DL压+PL帝)+芬1.4艇W-3CA6:勾1.0恼(DL罗+PL旋)+途1.4挥W-1（计算结跳果为最不讽利工况）CA7:零1.0边(DL殿+PL掌)+潜1.4袖W-2CA8:支1.0吵(DL厕+PL仁)+弊1.4咸W-3CA9:冻1.0傅(DL盛+PL锯)+片1.4尾W-1+损0.98而*LLCA1股0:返1.0外(D硬L+谈PL励)+磨1.摸4W漆-2+惜0.9练8*L竞LCA11凉:1.浩0(D日L+胃PL)奋+1.珠4W-搞3+0.翼98*L任L根据有限涛元软件计供算结果，饿进行钢构凡件与钢索升布置钢构件布狂置钢索分型布图形成构件叫截面表输出计茂算结果拌并完成油材料选杆型钢索承谜载力判升定整体计算烛模型中钢届索采用Φ8镀锌钢彼绞线（8PE1略0(1*黎19),最小破泽断力=5饱.3t卵=陡5.3俯x泽9.8厉1=恼52灾KN，根据妈最小破雾断力选咽择钢索拴型号），按0.7座5m间隔布置呢。计算结穗果显示，黑最不利工馆况组合为CA6，此时谈应力比旬为0.8雹94峰<1.数0，满足问受力要残求。ETFE膜材承页载力判粗定ETFE膜材选放用250μm膜,第一屈匀服点强丹度：≥15N湿/mm2，则允许浊最大应力流：15门x0陶.25呀x圣103勿=曲3.7搬5k拢N/m。计算桂结果显御示，最璃不利工阵况组合捕为CA6，此时应挥力比为0.9回1<1念.0，满足杯受力要歌求。因品此，采呢用钢索笋对ETF尝E膜进行补绪强，起到乖了很好的吨效果。二、补强钢受索与ETF贪E膜的连接休节点设计补强钢疗索的布绵置形式对本项域目而言棒，要达芦到建筑扯效果，芝需要采落用单层ETF浸E膜材，但制由于膜片胳跨度较大只，仅凭膜燥材自身的拆抗拉强度汪无法抵御主外荷载。炭必须用索处进行补强购形成索膜纠体系共同绪抵御外荷溪载，保证糖结构的安网全性。索膜连启接节点为了让宫钢索尽移可能地更与ETF破E膜形成晕一体，美共同抵膜御外荷冤载，本烟项目在伸膜面焊凑接一条煌条“索劝袋”供冈钢索穿轰过。一般而言，单层ETFE膜采用交叉索网形式进行补强较多，但是对本项目而言，由于建筑师要求两种不同膜（无色透明和乳白色）间隔布置，那么膜被切割成狭长的条状，跨度较小，采用交叉索网形式既不美观也不经济（索交错处需设置索夹，而索夹的造价比较贵）。沈阳远浅大集团僚入口ETFE膜结构枣，本项目采侦用了250µ幅m厚度ETF核E膜，并证且用双洲向钢索枕组成的分索网对法膜进行关补强。浑由图可酒知，放屯射状布奔置的经眉向钢索端均有对它应的索缠袋，环闪向平行吊布置的漠纬向钢避索则无众索袋长吉高祸速收费饲站膜结床构，该项目率采用了PTFE膜和带射银色镀著点的ETFE膜相间惨布置的亿形式，项目采决用双向宇钢索组犯成的索雄网，索放交点处匙均有索健夹固定娱。有索鸭袋固定毒的为经腾向钢索夸，另一沿方向为菜纬向钢防索。典型钢赞索单向蹲平行布置机场政要厅ETFE膜结构索布置因此，涨根据本晶项目实是际要求胸，对政庸要厅ETF管E膜结构采下用了单向款钢索平行携布置的方女式。采用单盗向平行闯布置方撇式，外歌表简洁凤，而且俊节省了吓索夹的魄花费，璃既满足钱了建筑县师的外禁观要求袄，也节落省了工泰程造价。

为了让钢索尽可能地与ETFE膜形成一体，共同抵御外荷载，本项目在膜面上焊接一条条“索袋”供钢索穿过。以往工程的膜袋采用水平膜袋居多。但采用水平索袋形式，存在钢索在索袋端部形成弯折以及索袋本身积灰的问题。索膜连接捆节点样式觉确定为了避旨免这些挽问题，距国际机臂场贵宾楼政要厅ETF秆E膜结构设膏计采用了竖直膜袋钳方式，钢暗索通过膜撞袋与ETF贯E膜连接华的节点。此种狗节点的优点在于纷积灰问题拖不太明显阁。此外竖煮直索袋避建免了钢索霞在索袋端坛部形成弯勉折.由于索半头要穿夫过索袋鼓，所以霞设计索赢袋时充温分考虑谈了索头首的大小。而缺点主要在于膜袋马对索袋的位力主要是差竖向力，诉完全由索容袋与膜焊庙接的焊缝雕承受。由廉于焊缝的谱抗剥离强锦度远小于侄膜的抗拉碰强度，所遥以采用竖输直形式的胶索袋时，久索的间距珠不能太大放。（政要正厅索布置砌间距约为0.7米）钢索与膜的连接方式索头穿过南索袋后，右与天沟侧岗边的耳板完进行连接钢索与耳板连接固定三、膜连接节点技术固定节点挣形式是设灭计ETFE膜结构冶时最重筋要的考由虑因素懂之一，狱它不仅邻与建筑谨外观物息息相关戒，而且其莲防水性能贵等对结构职的可用性非至关重要亚。本项目汗的难点良是由于并建筑师附对外观蚕的要求球，2种ETFE膜（一拥种是透驱明的，血一种是港白色的蛮）的存在一个交接处，策那么这就分使得两种膜材交竖接处必叠须存在研一个特雅殊的固箭定节点受。而且节点既泪要尽可副能小巧复、隐蔽摘，又要淡能满足虚排水要每求。为伯了满足孩排水要该求，此押处还需要设置天沟弃，但是为挥了尽量减踩少对建筑茶外观的影辅响，天沟淘需做得尽风可能隐蔽培——建筑民师要求不楚同膜之间井的间距不贵得超过70mm。较小棕的间距则造成了头作业空按间的狭哨小，这常就给膜酷固定节饥点的设驳计带来故了比较大姿的难题。ETF授E膜一般天用铝合皱金夹具高固定到销二次钢歉构上。如图所示何为一典橡型的铝岩合金夹其具式样梦。夹具锤一般由浆金属部渴分(一般是公铝合金)和衬垫奶部分(一般是EPD盗M橡胶)构成。车金属部杰分起到特牢固固怨定薄膜身的作用想，而衬家垫部分逃则主要尺起到保迈持密闭垃性和防父止ETFE薄膜受冠损的作赔用。夹档具用螺叶栓固定显到二次坛钢构上肯。业界移不同公导司的具梢体断面按各有不条同，但赖原理大顽体类似方。一般狂由基座邻、盖板检、EPDM垫片、弊套绳边抄的扣件弯、自攻更螺钉和物螺栓等栽要素构草成。由筹于ETFE薄膜的护使用年佣限很长岗，夹具先一般使逃用耐久顾性与薄言膜相当貌的材料姻。固定碎夹具用热的螺栓堪、自攻六螺丝等(钢材或饿不锈钢)，使用与呆夹具具有后同等耐久往性和耐腐梢蚀性的材找料。典型铝合金夹具截面衬垫盖板自攻螺钉传统ETF错E夹具形野式经过企数十年字的发展莫和进化扯，已经妈非常成轧熟了，饶完全可孩以满足浓一般项哨目的要样求。但冈是它们嫌也存在别一些问羽题：成本较高：传统的节点截面复杂、材料要求较高，因此成本相对较高。体形较宽：一般来说，夹具宽度在100mm左右，对建筑外观影响不大。然后对于某些项目，如单片膜面积较小，采用宽度为100mm的夹具，外观看可能比例不太协调,达不到设计师要求的“隐框”效果。对于国际机场政要厅项目而言，由于建筑师想达到“隐框”效果，不同膜间的间距仅为70mm，传统的铝合金夹具根本无法放进这么狭小的空间。因此我们必须针对该项目，开发连接不同膜材的“隐框”连接节点。而且新节点必须满足以下两点要求：铝合金夹具尽可能小巧；具有可施工性，能够在狭小的空间内进行作业。为达到设述计师要求久的隐框效已果，起初昂两个膜连眠接部位采挡用两种相烟同的铝合胳金夹具，间这样做隐涂框效果最垃好，中间栽边框的空极隙仅为31mm。两块膜的连接节点采用同一个夹具这种铝型材的尺寸仅为47mmx16mm，末端接触膜处镶嵌通长EPDM橡胶以防止膜折损。EPDM橡胶最宽处为19.5mm。（夹具一）31m此m若采用这者种节点，施工性成棋为难题。狐假设一侧益铝型材固照定，另一他侧膜张拉烧时，张拉缺乏施境工空间想和着力层点，无彼法将铝演型材拉计进天沟风。为了解闭决施工上的问题奴，必须在毁尽可能保竖持隐框效软果的前提界下，使现椅场施工成热为可能。铜一般来说蛇，两块膜鼠连接处的遇铝型材夹晚具只有一馋种类型，正但是对于哲本项目不偿同膜连接球处的节点案，必须对箱左右两侧钩的夹具采阀用不同的叫剖面，同丝式时满足“敢隐框”要锁求又保证脆施工要求抬。左右采用不同夹具新型材辩的剖面剧仅为30x1势1mm，末端舅挤压包肌裹膜边蒜的EPD辩M橡胶条吃，以防毅止膜折珠损（夹具二屈）ETF狼E膜安装安装绳母网搭设施视工脚手架膜面就位膜面展开周边固定歼张拉安装邻渠跨膜面周边固定膜面张拉应力测试质量验收拆除施初工脚手克架膜结构融主要施靠工工艺材料进尤场注意然事项1）材料盛入场时锹，一定丝式要整理塔放置场水地及其耗附近环扮境。2）材料装避箱时，注舰意不要一县边倒。3）作业前砌必先取得拳与其相关搞工作人员炸的确认以与便统一行弓事。4）若有必汁要应设置锦监视员、吧路障等。5）膜材设惠置木材架代台等，并皱将货物置售于其上用至汽车吊慎呈重地将制液品小心卸明下膜面就位僵与搁置平禽台1）膜材就团位根据本工程结构形式浮及现场场煤地条件，锈采用在地句面展开，傍在待安装席区域前面付的平地上辨铺设保护坏膜。将ETFE膜布从包判装箱内取六出时，吊释装索具为4根1t绳带，室起吊时悔，防止羽绳带直赶接接触欢膜面造披成膜布腹上产生剃折痕,将ETFE膜吊就损位在保溉护膜上生面。2）膜面搁讨置平台。膜面施连工前搭窃设搁置万平台，圾搭设平后台的主争要材料嘱是脚手藏管件和驾夹板。午本工程她膜结构饿的膜面是搁置平旋台均搭诱设于膜威面正下舍方，与里主体钢齿构固定国，此举圈为保证捎拉索施定工铝合跳金夹板躁的施工映。搁置覆平台搭峰设宽度郊与膜面琴宽度同坚宽，平覆台顶面纠用跳板轧满铺。勤搭设完位毕后，凑外露的可脚手管参、扣件络及尖锐吊部位应含用棉布煌包裹。望搭设搁慌置平台我用的夹楼板板面绘应保证记清洁、掌无污物翁，并保育证无尖挽锐毛刺短，以免搞造成膜祥面的损朽坏或污机染。受现场条地件限制，贩本工程采北用的操作泳平台搭设定于膜面下绿方，搁置型在主钢结痒构上并固沿定。准备就浸绪后进行拿再次检查瘦：安装前要掩对二次构征件与膜接漫触表面上亏进行检查污，保证钢甚构焊接部唯位无漏焊辆，防腐涂血装无漏涂俊。钢构表侧面及焊缝重处表面应耍光滑，清特洁、无污喘物，并保询证无尖锐植毛刺，以哗免造成膜本面的损坏猪或污染。D膜仙面安装1)塌膜面安絮装必备踢条件：a.结耍构必须安数装完毕，茫膜结构支歉架必须安你装完成，逼并应满足住设计要求患；b.疼施工设圈施安全姥、稳定洞；c.相忌关区域内每构件的涂伙装必须施病工完毕；d.臭膜与钢轧结构工跃作点已亦验收，坐并准确抗无误。e.膜栗面安装技坝术指导抵段达现场，异对现场情抹况全面检宴查后同意跑开工；外膜安险装前，盾安装绳夏网，为侄膜展开广时使用皱，本工挨程的绳皮网均采饿用尼龙首绳。安次装时，少将膜材墓吊装至批搭设好澡的搁置蕉平台上垒再展开分。根据追膜面安纪装要求在约每隔姓3到4悲米放置起一定数斤量的膜曾面固定蔽材料以月及临时糟张拉工轻具。膜耗面固定呀材料及别临时张抄拉工具谱包括铝萄合金压鸽条、膜沈面螺旋惠夹、夹掘具、拉膜条、卸吼甲、绳挑索紧绳饶机、钢猫丝绳紧拉绳机、轻紧固钳恳和尼龙雕绳。将安装充膜面的造手工工筑具分发映到各个树班组。投手工工次具包括调大力钳于、套筒宰扳手及迟带安全荒挂钩的驱工具袋姿。在工纺地堆场消内平地裤上拆除盟膜面包窑装；膜晚布的外脱层包裹仍着很厚冰的塑料袄纸，每窗一层之金间摆放从有硬纸敬筒，将判膜布从帮包装箱你内取出易时，吊能装用索屋具为4根1屡t绳圈特。起吊粥时，为邮防止绳译圈直接木接触膜触面造成三膜布上野产生折键痕。将稳膜布就辜位至搁应置平台圾的中心吴。由膜面前呆缘中心处族向两边各且安装3个螺旋敌夹具，在乌前边缘顶构端各安装咳2个螺旋石夹，并通加过绳索紧嘉绳机连接齿。在膜面己的两侧边奥缘每隔3某米安装一偿个白色夹欣具（或膜贩面螺旋夹槽），通过练绳索连接趴夹具。此材时应确认康膜材编号话以及方位糠是否符合秋图纸要求期。夹具安丝式装完成饮后，将尺膜面牵易引展开，操作桨工人通可过紧绳狂机牵引浩膜面，秀两侧工威人用绳食索拉紧峡夹具，借抖动膜栏面，辅炭助膜面礼的牵引由。膜面血牵引过倚程中注个意：应由专人型负责统一皇指挥；确保膜路布的任无何处不耍与钢结创构摩擦宇造成表赶面的损互坏；保证操殖作工人总的牵引坝速度同蚂步；有专门础技术人判员跟踪虫监督。膜面基本送牵引到位撇后，开始陪钢索安装站。膜袋足醒可以容纳仪索头通过沙，将钢索利穿过索袋炒，并且与驾耳板连接随：安装时穷工人在膜敬下方进行腹操作；索吧先固定一乐头，另一袍头调整索叉头，从而绸控制索长柳，使索头留能和耳板形顺利连接可调节锁狮头索头螺矩纹旋出电进行调各整膜面临驻时固定然完成后忆，可进艺行膜面军的张拉栋工作，在张拉饭过程中丈，应随习时观察岁膜面的宽褶皱及庙拉锁部倾位膜袋典的牢固育情况，填并应不游断的敲墨打膜面盟震动边己索，以犁免出现泉异常及澡时调整让。施工星过程中税务必对珠膜面进闲行重要增保护，壮严防损咽坏或污叹染安装时工互人在膜下鞠方进行操涝作；索先匪固定一头震，另一头那调整索头创，从而控砍制索长，读使索头能段和耳板顺慢利连接完成膜面供安装并验壳收膜材张拉隙到位后，认沿着膜材班绳边依次供穿过铝合选金夹具，吩用不锈钢状螺栓将铝瘦合金夹具腰与二次钢葬构节点板味进行连接雾，并用扳缴手拧紧螺翁母。施工