CN112392304A - 一种体育场超大跨度ptfe膜结构及其安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种体育场超大跨度PTFE膜结构及其安装方法，包括钢拱架及膜屋面，膜屋面由膜单元制作而成；并包括膜屋面的行走通道，该行走通道包括沿钢结构外压环梁布设的通道、径向索处行走通道和钢拱架处行走通道所述膜单元通过其设有的膜结构拱连接铝合金铸件和U型件，实现与所述钢拱架连接。安装时本发明采用钢拱架地面预先嵌入卡具方式，避免铝合金卡具高空安装，减少施工工艺，组合式吊装，施工进度大幅提高。自动裁床和自动热合机结合使用，高精度加工、下料，保证膜单元整体成型质量满足设计要求。

Description

一种体育场超大跨度PTFE膜结构及其安装方法

技术领域

本发明涉及育场超大跨度PTFE膜结构及其安装方法，属于建筑工程技术领域。

背景技术

随着社会进步，人们生活水平的不断提高，为满足人们日益增长的物质文化活动的需要，世界各地相继兴建了许多规模宏大、造型特色的公共建筑，体育场屋面结构工程衍生出了许多结构形式。大空间公共建筑大都采用曲面网架和大跨度钢结构结构形式，网架面层装饰工程多为曲面异形设计，如现有技术中公开号为CN105089152A的发明专利公开了一种大型分叉柱与复杂曲面网架逆作法安装施工工法，包括一个单位曲面段的施工及各个安装区段的交叉施工，施工前采用有限元分析软件Midas对整个施工过程进行全过程仿真分析，通过分析优化施工方案，并且对施工过程分析中的应力较大杆件进行加强或替换。该大型分叉柱与复杂曲面网架逆作法安装施工工法适用于屋面采用复杂曲面网架，曲面网架下部采用大型分叉柱的空间钢结构，实现了曲面网架、分叉柱、临时支撑立体交叉进行，并结合计算机仿真分析、施工全过程应力及位移现场监测以确保施工安全的综合技术。

又有，中建八局第三建设有限公司申请的发明专利(CN111851745A)公开了一种大跨度双层PTFE膜结构屋面分单元安装施工方法，包括如下步骤：S1，对屋面结构进行建模，并将屋面分为若干单元；S2，打包单元膜，将按照单元形状生产完成的每片单元膜由中心向两边打包、弯曲处增加纸筒；S3，对单元膜进行现场检查，查看是否破损并核对数量；S4，外模安装；S5，防水膜安装；S6，内膜安装；S7，保温层安装。该方案利用自主设计的大跨度半球形双层PTFE膜结构屋面分单元安装施工技术，保证了双层膜屋面膜的张拉到位，整体施工质量较好。

而在大型索系张拉式膜结构中，由于膜面覆盖于弧形骨架杆件表面，并与其形成稳定的有机整体，膜体单元面积较大，高空作业时，膜面展开和张拉到位存在一定的难度，对于施工程序、施工方法、技术措施、质量安全措施等提出了很高的要求，需要提前做安装预案来加以应对。

发明内容

本发明的目的在于为了克服现有技术存在的不足，提供一种新型体育场超大跨度PTFE膜结构及其安装方法。

本发明的技术方案如下：

首先，本发明采用了这样一种体育场超大跨度PTFE膜结构，包括钢拱架及膜屋面，膜屋面由膜单元制作而成；并包括膜屋面的行走通道，该行走通道包括沿钢结构外压环梁布设的通道、径向索处行走通道和钢拱架处行走通道所述膜单元通过其设有的膜结构拱连接铝合金铸件和U型件，实现与所述钢拱架连接。

其中，所述沿钢结构外压环梁布设的通道包括在钢结构外压环梁上焊接的小短柱，小短柱间拉设安全绳。径向索处行走通道包括在径向正下方设置的钢梯平台，该平台在工厂车间将加工完成，采用尼龙吊装带将钢梯捆绑于径向索上，在钢梯上平铺点焊瓦楞板使其形成行走通道平面。所述钢拱架处行走通道是在钢拱正下方，拉设四道钢丝绳网，绳间距1～2米，在钢丝绳网和径向索上布置密目安全网，作为膜在钢拱架处的施工平台。

该体育场超大跨度PTFE膜结构的安装方法，包括膜单元制作、膜单元包装、膜单元运输、膜单元自检、建立安全通道、膜单元吊装、膜单元展开安装、平移膜单元、安装钢拱膜边界、膜完全展开、四周膜边界安装。安装时在地面上预先穿插铝合金铸件，在高空只穿膜边套到U型件。

本发明采用钢拱架地面预先嵌入卡具方式，避免铝合金卡具高空安装，减少施工工艺，组合式吊装，施工进度大幅提高。自动裁床和自动热合机结合使用，高精度加工、下料，保证膜单元整体成型质量满足设计要求；施工过程中，对于四周张拉，中部与钢拱相连的膜单元，膜张拉顺序至关重要，不当的张拉顺序会产生诸多问题，比如膜边界张拉不到位、膜面局部褶皱松弛等。应采用“先中部，再短边，后长边，对称张拉”原则进行。在横向平移过程中同步进行钢拱处膜连接，有效减少膜的结构变形，保证了膜结构的成型质量。在膜单元施工区域正下方设置全封闭安全行走通道，大大提高了安装作业的安全可靠性。采用70吨吊车将膜单元整体抬升到环向索网上，牵引展膜，简单易行，可大幅缩短施工工期；采用工装机械张拉，不再使用吊车，操作人员少，时间短；膜结构整体提升施工，经济合理。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明是在先前工程实践经验基础上合理规划总结而生成，摈弃一些不合理不经济的操作步骤，可以大幅缩短施工工期，提升工程质量，在工程质量、工期、成本等方面取得的隐形的效益不可估量；

2、在地面上预先穿插铝合金铸件，穿插速度快无安全隐患，在高空只穿膜边套到U型件，在提高施工效率的同时，能提高工程质量，安装成本粗估能节约50万元；

3、展膜搭设密目安全网和装膜使用自制钢梯，取消了传统的脚手架平台，展膜方式先进合理，施工质量有保证，管理和安装成本能节约300万元；

4、对于相同或相似类型的膜结构工程项目，可以通过借鉴本工法进行施工，从而提高工作效率，提升工程建筑质量，大幅节约安装成本。

附图说明

图1为沿钢结构外压环梁布设通道示意图；

图2为径向索处行走通道正立面；

图3为径向索处行走通道侧立面；

图4为钢拱处行走通道(初展膜单元)示意图；

图5为36个膜单元划分示意图；

图6为膜单元吊装示意图；

图7为平移膜单元示意图；

图8为安装钢拱边界示意图；

图9为膜完全展开示意图；

图10为四周膜边界安装示意图。

附图标记说明：1-钢拱架，2-径向索，3-铝合金铸件，4-U型件，5-密目安全网，6-钢梯，7-钢结构外压环梁，8-小短柱，9-安全绳，10-膜单元，11-紧线器， 12-临时防风反绳网，13-尼龙吊装带，14-钢丝绳网，15-体育场中心点，16-汽车吊，17-膜结构拱。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明具体实施时，包括如下步骤：

1、膜单元10制作，膜材制作时,在膜面裁断工艺中采用膜面预缩裁剪法,以实现设计对膜材张力的要求。

2、建立行走安全通道，结合现场条件，采用对其它专业影响小、费用低、高效安全的行走通道，如沿钢结构外压环梁7布设通道、径向索2处行走通道、钢拱架1处行走通道。

1)沿钢结构外压环梁7布设通道：

如图1所示，在钢结构外压环梁7上焊接小短柱8，小短柱8间拉设Φ10尺寸的安全绳9做为生命线。

2)径向索2处行走通道：

如图2和图3所示，在径向索2正下方设置自制钢梯6平台，该平台在工厂车间将加工完成并检验合格，长度4～6米，使用1～2吨尼龙吊装带13将钢梯 6捆绑于径向索2上，高度约1.2米，径向点间距约2～3米，钢梯6搭接长度约 0.5米。与吊索交叉处钢梯6搭接需单独处理。在钢梯6上平铺点焊瓦楞板使其形成行走通道平面，施工人员沿梯行走和作业时，应佩带双钩安全带，挂于上径向索2上。

3)钢拱架1处行走通道：

如图4所示，在钢拱架1正下方，拉设四道Φ6钢丝绳网14，绳间距1～2 米，在钢丝绳网14和径向索2上布置密目安全网5，作为膜单元10在钢拱架1 处的施工平台。

3、膜屋面包含36个膜单元10，如图5所示，最大膜单元10面积为1256 平方米，重量约1.8吨，跨度约27米。

4、如图6所示，膜单元10吊装，根据现场的实际情况，选择70吨汽车吊 16进行提升吊装。膜单元10与吊架总重最大约2.6吨，最大吊装高度52米，满足将膜单元10吊装至安装区域上空。

5、平移膜单元10：如图4和图7所示，图中箭头方向为膜单元展开方向，膜单元10沿长向展开后，在另外一端的径向索2上安装临时工装，使用倒链拉结，每隔3米一个，临时工装全部安装完成后，将膜单元10横向牵引移动至安装设计位置。

6、如图8所示，安装钢拱架1膜边界，在膜平移过程中要同步开始安装钢拱架1处膜面。在地面上预先穿插铝合金铸件3，在高空只穿膜边套到U型件4，由于U型卡4和铝合金铸件3已预先穿插，膜单元10沿短向展开的过程就是膜索套与卡具连接的过程。

7、如图9所示，膜完全展开，膜面整体展开后，四边使用紧线器11临时拉结，并在膜面上固定临时防风反绳网12。

8、四周膜边界安装：

安装要求：按各自分工的位置，准备好工具，进入安装工作面，安装人员在各自的位置上，将膜单元10定位点与索的边界对正，使用张拉机具对膜单元10 进行初始预张拉，如图10所示。

安装顺序：“先中部，再短边，后长边，对称张拉”。先将前端边索、后压环梁边界张拉到位，并安装U型卡4和螺栓。再将两端的径向索2边界同时张拉到位，并由中部向两边依次安装膜附件及螺栓。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种体育场超大跨度PTFE膜结构，其特征在于：包括钢拱架(1)及膜屋面，膜屋面由膜单元(10)制作而成；并包括膜屋面的行走通道，该行走通道包括沿钢结构外压环梁(7)布设的通道、径向索(2)处行走通道和钢拱架(1)处行走通道所述膜单元(10)通过其设有的膜结构拱(17)连接铝合金铸件(3)和U型件(4)，实现与所述钢拱架(1)连接。

2.根据权利要求1所述的体育场超大跨度PTFE膜结构，其特征在于：所述沿钢结构外压环梁(7)布设的通道包括在钢结构外压环梁(7)上焊接的小短柱(8)，小短柱(8)间拉设安全绳(9)。

3.根据权利要求1所述的体育场超大跨度PTFE膜结构，其特征在于：径向索处行走通道包括在径向(2)正下方设置的钢梯(6)平台，该平台在工厂车间将加工完成，采用尼龙吊装带(13)将钢梯(6)捆绑于径向索(2)上，在钢梯(6)上平铺点焊瓦楞板使其形成行走通道平面。

4.根据权利要求1所述的体育场超大跨度PTFE膜结构，其特征在于：所述钢拱架(1)处行走通道是在钢拱(1)正下方，拉设四道钢丝绳网(14)，绳间距1～2米，在钢丝绳网(14)和径向索(2)上布置密目安全网(5)，作为膜在钢拱架(1)处的施工平台。

5.一种如权利要求1-4中任意一项所述的体育场超大跨度PTFE膜结构的安装方法，其特征在于：包括膜单元制作、膜单元包装、膜单元运输、膜单元自检、建立安全通道、膜单元吊装、膜单元展开安装、平移膜单元、安装钢拱膜边界、膜完全展开、四周膜边界安装。

6.根据权利要求5所述的体育场超大跨度PTFE膜结构的安装方法，其特征在于：在地面上预先穿插铝合金铸件(3)，在高空只穿膜边套到U型件(4)。

7.根据权利要求5所述的体育场超大跨度PTFE膜结构的安装方法，其特征在于包括如下步骤：

S1、膜单元(10)制作，膜材制作时,在膜面裁断工艺中采用膜面预缩裁剪法,以实现设计对膜材张力的要求；

S2、建立行走安全通道，包括建立沿钢结构外压环梁(7)布设通道、径向索(2)处行走通道、钢拱架(1)处行走通道；

S3、划分膜屋面为36个膜单元(10)，并完成膜单元(10)的包装、运输、自检；

S4、膜单元10吊装及展开安装；

S5、平移膜单元10：膜单元10沿长向展开后，在另外一端的径向索2上安装临时工装，使用倒链拉结，每隔3米一个，临时工装全部安装完成后，将膜单元10横向牵引移动至安装设计位置；

S6、安装钢拱膜边界：在膜平移过程中要同步开始安装钢拱架1处膜面；在地面上预先穿插铝合金铸件3，在高空只穿膜边套到U型件4，由于U型卡4和铝合金铸件3已预先穿插，膜单元10沿短向展开的过程就是膜索套与卡具连接的过程；

S7、膜完全展开，膜面整体展开后，四边使用紧线器11临时拉结，并在膜面上固定临时防风反绳网12；

S8、四周膜边界安装：按各自分工的位置，准备好工具，进入安装工作面，安装人员在各自的位置上，将膜单元10定位点与索的边界对正，使用张拉机具对膜单元10进行初始预张拉；安装顺序：“先中部，再短边，后长边，对称张拉”；先将前端边索、后压环梁边界张拉到位，并安装U型卡4和螺栓；再将两端的径向索2边界同时张拉到位，并由中部向两边依次安装膜附件及螺栓。

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