PTFE膜結構質量事故及通病防治探討

楊東赤 楊之飛

摘 要：本文對PTFE膜結構的質量事故及通病進行探討，分析產生的根本原因，并針對此問題提出合理化的建議。

關鍵詞：車站;膜結構;質量通病;PTFE

1 PTFE膜結構簡述

PTFE膜結構又叫張拉膜結構，其造型優美、新奇，最大特點是：重量輕、抗拉強度高、防火難燃、自我清潔能力好，抗紫外線、抗疲勞破壞、 抗扭轉彎曲、使用時間久。具有高透光性，吸收熱量少。根據以上膜結構的許多優點，使得其被廣泛使用于車站、廣場、機場等設施中。

雖然PTFE膜結構有很多優點，但是在膜結構工程實踐中發生的工程事故和暴露出來的質量通病不得不引起人們的重視。從外型設計、細部結構設計、裁剪設計，到加工制作、安裝張拉及建成后的使用維護等等，每個環節出現問題，都有可能影響到膜結構的質量，甚至造成工程事故。本人根據現場工作經驗以及收集到的大量資料，分析PTFE膜機構質量事故與通病發生的原因，并提出了一些針對性對策，希望對避免PTFE膜機構出現類似質量事故有所助益。

2 PTFE膜結構質量事故或通病及產生的原因分析

PTFE膜結構質量事故主要有強風作用膜面開裂，膜結構坍塌、積水變形等。

2.1 強暴風等惡劣天氣作用下膜面開裂

膜面在強暴風等惡劣天氣作用下出現膜面開裂的現象時有發生，很多與膜面張力不足有關。膜面不夠平整，或拉力不夠，或膜面松弛后沒有及時進行二次張拉，導致膜面的整體剛度很低，在強風作用下容易出現大幅度的擺動導致膜面被撕裂或在擺動過程中撞擊到其他構件而發生破壞，也可能造成膜面在強暴風等惡劣天氣作用下被撕裂。

2.2 嚴重積水導致膜面變形進而引起撕裂

膜面嚴重積水是膜面撕裂的一個重要原因。膜面的嚴重積水相當于局部超重荷載，膜面抵抗荷載的能力由施加的膜面預拉力提供，如果膜面提供的預拉力不足，抵抗荷載的的能力有限，膜面非常容易產生積水，隨著積水量的增加膜面最終會撕裂。

2.3 張拉不當造成膜面撕裂

在張拉膜面時，如果施加的力偏向一側會造成張拉不均勻，或加載的速度過快，或張拉力過大、膜面應力超過材料張拉強度都非常有可能造成膜面撕裂，出現嚴重的質量問題。

2.4 由于連接構件失效導致破壞

連接構件是膜面與主體鋼結構相連接的重要構件。連接構件的破壞形式主要有連接構件斷裂或者構件嚴重銹蝕失去錨固功能，如果不及時處理，隨著膜面與結構斷開連接長度越來越大導致膜面整體失去穩定性、膜面從空中掉落等嚴重后果。

2.5 膜面色差

不同批次甚至同一批次的膜面肯定會存在色差，膜面在裁剪時應加以區別并讓過色差較大的部位，否則會影響到結構的美觀，不過PTFE膜如果經過半年左右的陽關照射，通常膜面會變白，色差變小。

3 膜結構質量事故及通病防治策略

根據以上列舉的破壞形式和分析其產生的原因，可以采取以下措施以防止質量事故，減少質量通病，提高膜結構的工程質量。

3.1 防止膜面被撕裂

為避免膜面被撕裂，膜面在預拉應力的情況下應具有足夠的剛度;對發生松弛的膜面要及時進行二次張拉。膜面節點邊緣在節點板處的切口應開成圓角，且膜面節點要有足夠的轉動空間，以防止在暴風等惡劣天氣作用下膜面產生過大應力集中和變形。

膜面在張拉過程要循序漸進，并密切監測膜面的變形情況，避免應力過于集中或張拉力過度產生拉裂或者張拉調節不當而在膜面留下過多褶皺等;膜面如開裂或者其他情況應及時修補，否則不但會影響美觀和防水，膜面的裂縫會在張力作用下進一步發展變大;張拉的膜面的預張力應達到設計要求，松弛的膜面應及時進行二次張拉，發生膜面積水要及時人工協助排水，并采取相應的補救措施。

3.2 避免制作加工或者修補產生缺陷

制作加工缺陷包含膜結構制作加工中的缺陷和鋼結構及連接件制作加工中的缺陷兩方面。膜結構施工過程前一定清理膜面和周圍環境，保證作業場地應清潔無塵，避免在焊縫處出現臟痕;膜面防護到位，不要在地面或者其他構筑物上拖動導致磨損、劃破、局部開裂;施工過程中嚴格控制焊接質量，采用張拉焊接，由熟練工應嚴格按作業指導書進行，避免焊縫脫落及溫度和加溫時間控制不當導致膜面局部被燒焦。鋼結構及連接件的通病主要是是精度不夠及表面不夠光滑等。

膜結構的金屬構件應有防腐措施，金屬構件應考慮銹蝕的影響留有一定的余量，盡可能選用不銹鋼材料制成的構件。

4 結語

雖然膜結構發展迅速，但與傳統結構相比，膜結構的工程數量還較少，經驗豐富的制作及安裝工人較難找。已完工程要及時觀察膜結構狀態，一旦發現膜面部分開裂及構件銹蝕應及時派人進行修補，并在修補過程中嚴格按照技術文件執行，避免造成二次傷害，否則隨著時間的推移膜面開裂越來越大，可能造成嚴重的質量事故和經濟損失。本文就膜結構的質量事故和質量通病防治進行分析，探討在膜結構建造過程中避免質量事故、提高工程質量辦法。本文旨在引起相關工程人員對膜結構質量問題予以重視。

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