盤錦市體育中心體育場大跨度空間張拉膜結(jié)構(gòu)低溫施工技術(shù)

1盤錦市體育中心體育場大跨度空間張拉膜結(jié)構(gòu)低溫施工技術(shù)摘要：索膜結(jié)構(gòu)是用高強(qiáng)度柔性薄膜材料經(jīng)鋼索的張拉作用而形成的穩(wěn)定曲面，能承受一定外荷載的空間結(jié)構(gòu)形式。盤錦市體育中心體育場工程施工環(huán)境復(fù)雜，冬季施工氣溫低、溫差大，施工空間緊湊，工程施工正值北方嚴(yán)寒冬季，而PTFE膜材在4℃以下的環(huán)境中無法進(jìn)行張拉。空中滑移技術(shù)及可調(diào)節(jié)螺桿的應(yīng)用，解決了膜張拉困難問題，首創(chuàng)國內(nèi)膜結(jié)構(gòu)冬季施工技術(shù)。索膜結(jié)構(gòu)是用高強(qiáng)度柔性薄膜材料經(jīng)鋼索的張拉作用而形成的穩(wěn)定曲面，能承受一定外荷載的空間結(jié)構(gòu)形式[1]。其造型自由、輕巧、柔點(diǎn)，可創(chuàng)造巨大的無遮擋的可視空間[3]。盤錦體育中心體育場工程共計(jì)含有144片膜片，膜片最大面積約400m2，最小面積為240m2，總工程圖1索膜結(jié)構(gòu)平面布置2圖2索膜結(jié)構(gòu)三維示意施工時(shí)間為11月至次年3月，巨大的冬季施工工程量在國內(nèi)為首例。同時(shí)本工程在冬季施工過程中還面臨以下難題：高；5)膜成品地面組裝、空中展膜、移位，防止膜面局部折損難度大2PTFE膜片張拉2.1PTFE膜片預(yù)張拉由于PTFE膜片無法在4℃以下的環(huán)境中進(jìn)行張拉，故需要在室內(nèi)對(duì)膜片進(jìn)行預(yù)張拉，以滿足安裝尺寸基本要求。根據(jù)膜材生產(chǎn)商提供的膜應(yīng)力-應(yīng)變曲線，對(duì)緯向進(jìn)行預(yù)張拉分析[5]，根據(jù)設(shè)計(jì)所需要的膜面應(yīng)3注：徑向及緯向各進(jìn)行3次試驗(yàn)，取第2次中間試驗(yàn)數(shù)據(jù)作為張拉圖3膜應(yīng)力-應(yīng)變示意2.2膜片預(yù)張拉補(bǔ)償值1)膜單元預(yù)張拉補(bǔ)償量：最大膜單元緯向補(bǔ)償量約為1400mm，徑向補(bǔ)償量約為60mm；最小膜單元緯向補(bǔ)償量約為1200mm，徑向補(bǔ)償量約為50～80mm。受地面條件的限制，緯向補(bǔ)償量張拉在地面進(jìn)行；徑向補(bǔ)償量采用加長U形可調(diào)節(jié)螺桿中張拉螺桿的長度進(jìn)行臨時(shí)安裝，待吊裝、安裝完畢溫度允許時(shí)，進(jìn)行二次張拉[6]后截短，如圖4所示。4圖4加長螺桿彌補(bǔ)徑向補(bǔ)償量示意3膜單元組裝采用膜單元形式安裝膜片，與以往膜結(jié)構(gòu)單獨(dú)安裝膜片相比，效率提升約1倍，且大量空中作業(yè)可在地面預(yù)先完成，減少了高空作業(yè)帶來的安全隱患,順應(yīng)冬季施工需要。膜單元通過一條脊索及該脊索相鄰的兩片膜片組成，索與膜片連接方式為：脊索邊界連接為不可調(diào)節(jié)，谷索邊界為可調(diào)連接。后期二次張拉通過可調(diào)節(jié)邊界實(shí)現(xiàn)。4膜單元吊裝膜單元組裝完畢后，開始膜單元的吊裝工作。由于膜最長長度在42m左右，如用吊車起吊后，在空中扭轉(zhuǎn)就位十分困難，甚至?xí)驗(yàn)椴僮鞑划?dāng)對(duì)膜單元造成破壞。針對(duì)現(xiàn)場場地條件，通過對(duì)大型卷揚(yáng)機(jī)的組合使用，研發(fā)出一種安全高效、操作簡便的提升系統(tǒng)：空中滑移提升。該方法亦為本工法中的創(chuàng)新之處，操作時(shí)共采用2臺(tái)50kN卷揚(yáng)機(jī)，1臺(tái)30kN卷揚(yáng)機(jī)，提升點(diǎn)分別位于脊索后端索頭位置、脊索前端索夾位置、環(huán)索方向距脊索前端索夾長度位置。5提升工作開始時(shí)，同時(shí)啟動(dòng)脊索前端的50kN卷揚(yáng)機(jī)與脊索后端的30kN卷揚(yáng)機(jī)，將已組裝好的膜片整體提升至合適的高度；此時(shí)膜單元與環(huán)索方向平行；啟動(dòng)鋼結(jié)構(gòu)脊索耳板處的50kN卷揚(yáng)機(jī)向上提升，同時(shí)連接脊索后端的30kN卷揚(yáng)機(jī)向下降落，使膜片空中轉(zhuǎn)向，提升到安裝圖5空中滑移提升示意5膜單元安裝單元膜片提升到位后，首先，拉動(dòng)脊索前端的2個(gè)倒鏈，將索頭張拉到位，穿入索銷；然后，拉動(dòng)脊索后端的2個(gè)倒鏈，將索頭張拉到位，穿入索