張拉膜結(jié)構(gòu)的施工安裝與使用維護(hù)
1. 張拉張拉膜結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)設(shè)計(jì)
一項(xiàng)張拉膜結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計(jì)能否得以完美實(shí)施,施工安裝起著關(guān)鍵作用.由于張拉膜結(jié)構(gòu)是以柔性材料為主要 受力構(gòu)件的表面張力結(jié)構(gòu),安裝時(shí)的張拉順序、預(yù)張力的施加方式及量級(jí)等等都會(huì)影響到曲面的zui終形 狀、影響到結(jié)構(gòu)的剛度和穩(wěn)定性.如果說張拉膜結(jié)構(gòu)的全過程分析包括形態(tài)分析(找形)、荷載態(tài)分析以及裁 剪分析的話[1],從工程設(shè)計(jì)的角度來看,張拉膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)全過程還應(yīng)在形狀設(shè)計(jì)、構(gòu)件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上加上細(xì) 部連接設(shè)計(jì)、裁剪設(shè)計(jì)和施工技術(shù)設(shè)計(jì).在這里,施工技術(shù)設(shè)計(jì)主要是為張拉膜結(jié)構(gòu)的安裝提供技術(shù)準(zhǔn)備. 張拉膜結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)設(shè)計(jì)需要解決以下問題:
1. 明確成品膜在安裝現(xiàn)場(chǎng)的展開方向;相應(yīng)地,膜在工廠加工后的折疊包裝方向要與此相對(duì)應(yīng);
2. 吊裝或提升的方法;安裝所需的機(jī)械設(shè)備; 技術(shù)人員及安裝工人的分工安排;
3. 預(yù)張力的施加方式、張拉順序、加載量級(jí);
4. 與土建、設(shè)備、裝修等工種在作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的協(xié)調(diào). 施工技術(shù)設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能周詳,中、大型工程要選擇典型單元進(jìn)行試安裝,以便及早發(fā)現(xiàn)問題,尋求相 應(yīng)的解決方法,以減少正式安裝時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)耽擱,確保工期和安裝、張拉的質(zhì)量.
2. 張拉張拉膜結(jié)構(gòu)的安裝過程及注意事項(xiàng)
2.1 張拉張拉膜結(jié)構(gòu)的安裝過程 張拉膜結(jié)構(gòu)的施工安裝過程大體如下:
1. 在基礎(chǔ)工程或主體結(jié)構(gòu)施工完成后,進(jìn)行膜支承結(jié)構(gòu)的安裝,并完成局部補(bǔ)油漆、進(jìn)行防火處理 等;
2. 測(cè)量支承結(jié)構(gòu)及連接節(jié)點(diǎn)的幾何并與設(shè)計(jì)值比較,對(duì)找形結(jié)果進(jìn)行必要的修正;按修正后的形狀 進(jìn)行裁剪設(shè)計(jì),加工制作膜面;如膜面先于支承結(jié)構(gòu)完工已開始制作,應(yīng)通過其他方案如更換連接件等規(guī) 格等來糾正偏差;
3. 將加工好的膜成品按施工組織設(shè)計(jì)的要求折疊、包裝, 并做好標(biāo)示;運(yùn)輸至安裝現(xiàn)場(chǎng);
4. 清理現(xiàn)場(chǎng),在地面鋪墊保護(hù)材料;向工人講解工序及分工;展開膜面,進(jìn)行如在膜面打孔、穿鋼 索、安裝膜角節(jié)點(diǎn)板或膜夾板等準(zhǔn)備工作;在支承結(jié)構(gòu)上綁扎繩網(wǎng)以臨時(shí)支承展開的膜面; 5. 準(zhǔn)備工作就緒后,吊裝機(jī)械就位,吊裝并對(duì)角點(diǎn)作臨時(shí)固定;
6. 逐步均衡張拉, 給膜面施加預(yù)張力;
7. 對(duì)邊角及有褶皺的區(qū)域進(jìn)行局部張拉調(diào)節(jié),并zui終固定膜面及節(jié)點(diǎn);完成雨水系統(tǒng)安裝及防水覆蓋 等;
8. 清洗內(nèi)外膜表面.
2.2 張拉張拉膜結(jié)構(gòu)安裝的注意事項(xiàng) 為提高安裝張拉的質(zhì)量、避免工程事故,張拉膜結(jié)構(gòu)在施工安裝過程中需注意以下事項(xiàng):
1. 要在支承結(jié)構(gòu)的構(gòu)件表面的油漆干后才開始安裝膜面,以防止膜面因油漆而粘結(jié)在支承構(gòu)件上、 膜面受到污染,甚至因粘結(jié)造成局部應(yīng)力集中導(dǎo)致膜面撕裂;
2. 吊裝或提升膜面時(shí),要特別注意膜面不要被尖銳物體刮破或劃傷,對(duì)膜面提升過程中有可能接觸 到的突出部位要用柔軟物體包住作為保護(hù);
3. 吊裝時(shí)要注意膜面的應(yīng)力分布均勻,必要時(shí)可在膜上焊接連續(xù)的"吊裝搭扣",用兩片鋼板夾緊 搭扣來吊裝;焊接"吊裝搭扣"時(shí)要注意其焊接的方向,以保證吊裝時(shí)焊縫處是受拉、避免 焊縫受剝離.吊裝時(shí)的移動(dòng)過程應(yīng)緩慢、平穩(wěn),并有工人從不同角度以拉繩協(xié)助控制膜的移動(dòng);大面積膜 面的吊裝應(yīng)選擇晴朗無風(fēng)的天氣進(jìn)行,國內(nèi)從 2004 年 8 月 1 日開始施行的張拉膜結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[2]規(guī)定風(fēng)力大 于三級(jí)或氣溫低于 4 度時(shí)不宜進(jìn)行安裝;應(yīng)盡可能用機(jī)械設(shè)備吊裝,人工提升時(shí)要注意盡量少讓膜面折 疊、擠揉,以免在膜面上留下折痕;
4.吊裝就位后,要及時(shí)固定膜邊角;當(dāng)天不能完成張拉的,也要采取相應(yīng)的安全措施,防止夜間大 風(fēng)或因降雨積水造成膜面撕裂;張拉膜結(jié)構(gòu)尚未張緊的膜面也易積水,要及時(shí)清理, 圖示位置是雨水管的出口,雖然還未安裝,收工前要先在此處開洞,以便夜間下雨時(shí)雨水從此處流出.
5. 整個(gè)安裝過程要嚴(yán)格安照施工技術(shù)設(shè)計(jì)進(jìn)行,做到有條不紊;作業(yè)過程中安裝指導(dǎo)人員要經(jīng)常檢 查整個(gè)膜面,密切監(jiān)控膜面的應(yīng)力情況,防止因局部應(yīng)力集中或超張拉造成意外;高空作業(yè),要確保人身 安全.
3. 張拉張拉膜結(jié)構(gòu)的施工安裝方法及實(shí)例
張拉膜結(jié)構(gòu)的安裝方法因結(jié)構(gòu)類型和場(chǎng)地情況的不同而有所區(qū)別.對(duì)于剛性邊界的張拉膜結(jié)構(gòu),可采用就近地 面張拉、連同邊界構(gòu)件一起吊裝的方法;也可采用現(xiàn)場(chǎng)空中拼裝、空中張拉的方法.柔性邊界的張拉膜結(jié)構(gòu), 一般都采用現(xiàn)場(chǎng)吊裝就位后再逐步張拉的安裝方法.下面通過三個(gè)實(shí)例分別加以說明.
1. 異位張拉吊裝法 一剛性邊界的張拉膜結(jié)構(gòu),采用就近地面張拉、連同邊界構(gòu)件一起吊裝的方法進(jìn)行安裝,其安裝過程如圖 4 所示. 異位張拉吊裝法的張拉過程在地面完成,操作方便、省時(shí)省力;但吊裝時(shí)需要大型起重設(shè)備,且需要 有相應(yīng)的作業(yè)空間. a. 就近地面張拉 b. 吊裝單元 c. 就位固定 d. 完工后的情形 圖 4 剛性邊界張拉膜結(jié)構(gòu)異位張拉吊裝
2. 空中拼裝張拉法 某剛性邊界張拉膜結(jié)構(gòu)工程, 建于兩棟商業(yè)建筑之間.支承結(jié)構(gòu)從一棟建筑物的立面上挑出,zui大挑出距 離為 16 m. 受工地條件限制,如將結(jié)構(gòu)拼裝成單元后,將無法起吊; 故采用空中拼裝、空中張拉法.
3. 吊裝就位逐步張拉張拉膜結(jié)構(gòu)的安裝過程.其安裝張拉過程包括:支承結(jié)構(gòu)吊裝;膜展開準(zhǔn)備;同步起吊;吊裝就 位;臨時(shí)固定;張拉、調(diào)整;清洗、完工交付等.
4. 張拉張拉膜結(jié)構(gòu)的使用維護(hù)
在膜面張拉完成并清洗干凈后,即可驗(yàn)收、交付使用.在交付的同時(shí),張拉膜結(jié)構(gòu)承建商需要向業(yè)主提供 使用、維護(hù)手冊(cè)及質(zhì)量保證書.使用維護(hù)手冊(cè)中要詳細(xì)列明工程概況、設(shè)計(jì)工況參數(shù)、膜材及其他材料的 性能指標(biāo)、使用注意事項(xiàng)、檢修及清洗的周期及方法、修補(bǔ)工具、修補(bǔ)材料和修補(bǔ)方法等等,必要時(shí)需提 供備用的修補(bǔ)材料. 張拉膜結(jié)構(gòu)在使用過程中,禁止接觸化學(xué)溶劑;不允許有火源、熱源靠近膜面;要防止利器割破、硬物蹭 傷;禁止在膜面上堆放物件;膜面不允許上人. 張拉膜結(jié)構(gòu)的檢查與維護(hù)宜在每年的雨季及雪季之前各進(jìn)行一次;如遇大風(fēng)、暴雨暴雪等惡劣天氣過程, 也應(yīng)及時(shí)進(jìn)行檢查.檢查的內(nèi)容包括查看膜面是否有破損、涂層是否有脫落(主要是針對(duì) PVC 膜材)、膜 面的接縫是否完好;角點(diǎn)的連接件是否有磨損、松動(dòng)或銹蝕現(xiàn)象;排水系統(tǒng)是否暢通;膜面是否有松弛;
5. 張拉膜面破損的修補(bǔ)
在安裝及使用過程中膜面可能因各種原因造成破損或破壞, 如膜面加工時(shí)的漏焊或焊縫脫落;安裝時(shí)在地面或 其它構(gòu)筑物上拖動(dòng)的磨損、尖銳物體劃傷或刺破、吊裝或張拉時(shí)的意外撕裂;使用過程中高空墜物擊破或 人為破壞,等等.這些情況一旦發(fā)生,需及時(shí)修復(fù). 視膜面破損的具體情況不同,修復(fù)工作可分為以下幾種方式:
1. 如果僅僅是局部膜材的表面涂層磨損、基布織物的纖維完好,可用高性能透明膠粘貼或熱合在磨損 區(qū)域,如圖 9 所示.
2. 如果膜面破壞范圍長度小于 50mm,剪一橢圓形或圓形膜布,作為補(bǔ)強(qiáng)層焊接在破壞區(qū)域的上面, 參見圖 10. 圖 9 表面涂層磨損的修補(bǔ) 圖 10 膜面小孔洞的修補(bǔ)
3. 如果膜面破壞范圍長度超過 50mm 但小于 300 mm, 準(zhǔn)備一長度和寬度比破壞 范圍大 150mm 的膜 條,作為補(bǔ)強(qiáng)層焊接在破壞區(qū)域的膜面上.
4. 如果膜面破壞部分超過 300mm 長, 需將整個(gè)破壞的單元拆下運(yùn)回工廠修補(bǔ)或更換整個(gè)單元. 上述 1~3 的情況是現(xiàn)場(chǎng)修補(bǔ), 具體修補(bǔ)方法隨所用膜材種類而定. PVC 涂層覆蓋的膜材料可采用熱風(fēng)機(jī)修補(bǔ);將待補(bǔ)區(qū)域清理干凈、鋪放平整,補(bǔ)丁鋪在待焊面上,用 熱風(fēng)將膜材表面的 PVC 涂層融化,再將補(bǔ)丁與下層膜用小滾輪壓緊使其牢固地連在一起.具體操作時(shí)要注意加熱溫度和加熱時(shí)間的把握,既要使待焊膜材的表面涂層或 FEP 薄膜充分融化從而 能牢固粘在一起,又要防止因過熱而燒焦膜材. 修補(bǔ)的補(bǔ)丁一般補(bǔ)在外表面.在氣候潮濕的地區(qū),應(yīng)在內(nèi)外表面分別焊接同樣大小的補(bǔ)丁,以防修補(bǔ) 區(qū)域因潮濕發(fā)霉而產(chǎn)生污染.
6. 結(jié)語在張拉張拉膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、建造、使用和維護(hù)過程中,施工安裝和維護(hù)占有重要的地位;其中施工技術(shù)設(shè)計(jì) 更是與結(jié)構(gòu)體系、節(jié)點(diǎn)處理、膜面加工后的折疊方式、吊裝方式等密切相關(guān).施工技術(shù)設(shè)計(jì)應(yīng)作為張拉膜結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)整體過程中的一部分. 本文介紹了張拉膜結(jié)構(gòu)施工技術(shù)設(shè)計(jì)的內(nèi)容;通過實(shí)例,敘述了張拉膜結(jié)構(gòu)安裝的過程及方法、使用維護(hù)注 意事項(xiàng)、膜面破損的修補(bǔ)方式及修補(bǔ)方法等,可供工程應(yīng)用參考.
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