膜結構安裝監理過程的要點控制研究

熊 凱

中交二航院工程咨詢監理有限公司 湖北 武漢 430060

膜結構是一種新興的建筑技術，是十多年前由國外引入的一種新的建筑技術，它有膨脹膜、張拉膜、張拉等多種類型。膜結構的造型設計、力學分析、裁剪設計工藝及膜成品的制作安裝，支撐結構或構件的制作及安裝工程等，都會牽扯到多種工程學科的交叉復合疊加，所以它對施工技術的要求很高，現場施工管理的難度也很大，對工人的技術水平也有很高的要求，對施工過程和施工條件也有嚴格的要求，對技術設備和現場管理人員的素質也有很高的要求。

1 膜結構概述

膜結構因其優良的特性，被廣泛應用于各類體育館、展覽廳、大型停車場等建筑物；在這些材料中，膜結構的重量非常輕，通過一定的技術手段，可以讓膜的內部產生應力，以形成一定的空間形態，并可以可靠地承載一定的外部荷載，因此可以構成一個美麗的空間結構，再加上一定的燈光效果，就可以構成一個美麗的膜結構。

2 膜結構的形式

2.1 張拉膜結構

該膜結構由膜材、鋼索及支柱構成，它是利用鋼索與支柱在膜材中施加張力，膜表面通過自身曲率變化來實現內外力平衡。它是一種形態上極強的可塑、結構上極具彈性的索膜建筑。按照張拉膜的構成，可將其劃分為索網型、脊槽型和溝槽型等多種類型，并將其應用于實際工程中。因其對建筑的精確性、構造能力、表現形式等都有較高的要求，故報價比框架式薄膜結構稍高。

2.2 骨架膜結構

它是由鋼質構件構成屋蓋框架，然后將薄膜材料按照設計張緊的形式排列在框架上。框架系統具有良好的自平衡性和穩定性，而薄膜主體起到了維持的作用。薄膜自身的強力結構功能沒有充分發揮出來，屋面形狀較為簡單，開口部分不容易受到制約，并具有較高的經濟效益。形狀有平面型、單面型、雙曲型等，其中以馬鞍型為代表。

2.3 充氣膜結構

本發明涉及一種薄膜結構，它是一種封閉的氣體膨脹空間，并設有一種氣體膨脹器來保持薄膜內部壓力，使薄膜材料在內部壓力下受到拉力，從而構成按設計要求的曲面。因利使用氣壓來支撐和鋼索作為輔助材料，不需要任何梁、柱支撐，可以獲得更大的空間，可以快速進行施工，具有較高的經濟效益。但是，需要保持24小時的送風機運行和進行日常的維修管理。

3 膜結構構件安裝方案

3.1 施工準備

按照項目的要求，在建筑工地上建立一個大約50平方米的臨時庫房，用來存放薄膜主體和薄膜結構的硬件零件、薄膜安裝工具等，薄膜庫房不能和其他庫房混在一起。

薄膜在運到工地后，會被立即卸下，存放在一個特殊的倉庫中，由于薄膜表面有一個特殊的木質包裝盒，卸下后，不能打開箱子，否則會對薄膜造成損傷，當薄膜開始工作時，再把薄膜從箱子中拿出來，并按照工作范圍擺放好。

貨物運抵場地后，應指定一名人員在場地上當班，并對現場的庫房進行管理，確保貨物完好無缺。

3.2 現場施工

3.2.1 材料進場

（1）對進入工地的物料，監理工程師都要進行物料檢驗；（2）物料檢驗的主要內容為：檢驗薄膜本體的品質，按照物料清單對薄膜本體進行數量、標識和安裝位置的檢驗；（3）監理工程師應檢查薄膜本體和零件的出廠報告，產品質量保證書，測試報告，種類，規格，顏色，數量等。對材料庫進行檢驗，生成材料入廠質量檢驗報告；（4）在驗收過程中，如發現資料有錯誤或疏漏，及時告知建設主管，并組織糾正；（5）在每個跨膜表面的施工之前，必須搭建起架空平臺，搭建平臺所用的主要材料為腳手管和九塊卡盤，按照施工技術要求，搭建起架空平臺，并將其搭建在距離薄膜表面最遠的地方；（6）由于每個單元都是一片薄膜，所以按照薄膜的排列方式，薄膜可以被直接安放在鋼架上，但在安放之前，需要在鋼架上覆蓋一層薄薄的薄膜，以保護薄膜。

3.2.2 登高腳手

（1）在施工現場，在施工過程中，必須先搭好登高的腳手架，將施工的腳手架與鋼架的施工方法相同；（2）攀登式腳手架在安裝過程中，必須與主樓緊密連接。在施工過程中，可以依據場地條件進行調整；（3）施工作業平臺，在鋼架上的隔板安裝過程中，需設置作業腳手。平臺的頂部要比設置的平面低，寬度不少于2m，并且要在平臺的外部設置有安全保護的扶手；（4）在搭建腳手架和拉起安全繩時，所有與鋼架相連接的物品都要用棉花墊起來，以避免破壞鋼架的外表涂料；（5）在平臺搭建完畢后，在其周圍都要安裝安全保護護欄，并在工作平臺的表面上要用竹籬笆完全覆蓋；（6）腳手架安裝完畢后，必須有專業的安檢員進行安全檢驗，通過檢驗并上架后方可投入使用；（7）按照《建筑施工普通腳手架安全技術規定（試行）》和《筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范》中的要求，對腳手平臺進行安裝和驗收。

3.2.3 輔助繩網的安裝

在薄膜表面的鋪展和鋪展之前，需要在薄膜表面的安放上一張繩網布，作為薄膜表面的暫時軟性支撐，以保證薄膜表面不會跌落、滑落，造成損傷；薄膜裝置所用的繩網，通常選用14號腈綸繩，按照項目的跨度和薄膜裝置的尺寸，在項目中，每隔2m設置一條連接繩，在豎直方向上設置一條連接繩[1]。用拉線機拉緊網繩，并用豎直連接繩來保證網繩的穩定性，使網繩不會移動，以確保薄膜表面的施工安全；在安裝時，要小心與拉絲機之間的間隔，以保證薄膜表面不會與拉絲機的鋒利部分接觸，造成薄膜表面的損壞。

3.2.4 膜面鋪設

在將薄膜放置到作業臺上之前，薄膜的升降計劃需要經過校核；薄膜的外表品質應不能有破損，不能有明顯的折痕，不能有難于清理的灰塵，不能有明顯的顏色變化；螺栓，襯墊，鋁合金，不銹鋼壓條，沒有被拉伸，沒有被腐蝕。鋼索和錨固裝置沒有被鍍層損壞和腐蝕，鋼索沒有被污染；膠片上的固定卡盤，在安裝之前，應進行倒角和研磨，不得有鋒利的棱角；螺釘不得飛刺，與膜片接觸的所有金屬部件不得有鋒利的邊角；在下一道工序或鄰近項目開工前，需對已完工的膜結構進行保護，以避免損傷[2]。在沒有有效的防護措施的情況下，禁止在薄膜周圍2m范圍內進行焊接和切割；按照薄膜表面的安裝需要，將一定量的薄膜表面固定材料與暫時的拉伸工具一起設置。薄膜表面的固定材料和臨時性張拉工具，主要有：特殊的鋁條、薄膜表面的螺旋夾子、拉條、鋼絲繩、繩緊器、緊固器、大力器、尼龍等；向每一組人員發放用于薄膜本體的手動工具，包括強力鉗、套筒扳手和帶有保險鉤的工具。

3.2.5 膜面就位

在現場堆放場地的平坦地面上，將薄膜包裝箱的頂部和側面板拆卸下來；按照隔膜表面的安裝點位置，與隔膜本體裝配圖和隔膜盒內部的施工圖紙相一致，以確定隔膜的數量；膜布外面有一層很厚的毛毯，將整個膜身都用毛毯包好，再用鋼索系緊，再用主梁將膜布固定到膜面放置的臺子上。

3.3 膜布展開、安裝

3.3.1 膜面展開必備條件

收聽氣象報告，當日的風向不超過5級（8.2m/s），并且沒有特別嚴重的下雨天；按施工組織設計進行索網拉設；在展開薄膜之前，必須將固定好的平板安裝在每一張薄膜上，每一張薄膜之間的距離不得超過2m，并按照薄膜結構的長度，對每一張薄膜的中心距離進行調節，每一張薄膜的螺栓和螺母都必須擰緊到位[3]。薄膜結構的安裝，需在薄膜表面設置攀巖用的安全網，工作人員需佩戴安全帶，施工時，工人在薄膜表面走動時，必須穿著軟底的鞋子，不能佩戴掛鎖等硬性物品；鋼結構的安裝，以及薄膜支架的安裝，都要達到設計的標準。

3.3.2 膜面安裝

（1）將薄膜放在臺子上，將薄膜橫向鋪開，一邊鋪開薄膜，一邊將特殊的鋁條安裝上去，然后將薄膜的邊緣緩緩穿過已經鋪好的鋁條的孔洞，再利用手提吊車和拉繩裝置，將薄膜從鋼架的一端緩緩拉到另一端，直至完全固定。（2）a.在拉制薄膜時，必須有專門的人員進行統一的操作指導；b.確定薄膜織物的任意部分都不與鋼結構接觸；c.確保操作員的拖動速度同步；d.由專業的技術員進行跟進和指導。（3）在卷膜過程中，要時刻注意卷膜的外表品質，如有破損、掛線及無法清理的污漬，應立即告知相關人員。（4）調節薄膜時，應將薄膜的中心和鋼架的中心對齊，再對薄膜的邊緣進行定位。（5）在安裝隔膜時，操作者的手套應清潔，無油污；鞋面要有軟底膠；安放工具箱時必須平放，必須保證在使用時是安全和可控的。小型設備應放在工具箱中，隔膜面安裝完畢，確保隔膜不破，隔膜面不受污染。（6）安裝反繩網，在薄膜拖動完畢后，為了避免風力對薄膜表面造成損傷，必須在第一時間安裝反繩網，在拉線上，每4m一根弦，每一根弦上都有一根。

3.3.3 膜面的張拉

（1）在隔膜表面安裝完畢后，可以開始對隔膜表面進行張拉。為了避免永久性錨桿的損壞，在薄膜表面可以使用張拉的臨時錨桿。首先用鋼索夾具將隔板拉緊，當調整螺釘稍有松懈時，再將螺釘拉緊。如法炮制。當拉繩裝置的張拉力不能達到要求時，可采用扳鉗對暫時張拉螺釘進行直接調節。（2）通過對張拉沖程、張拉力進行數字控制，實現對薄膜表面張拉應力的控制。有經驗的施工人員，可以在薄膜上敲打，由薄膜的響聲，并與張拉沖程、張拉力值相比較，來判斷張拉是否滿足設計要求。還可以使用薄膜表面的特殊應力測量儀，該測量儀能夠精確地反映薄膜表面的經緯方向的應力，在多個工程的實踐中，將其與安裝指南所給出的理論數據進行比較，其精度非常高。

4 工程概況

臨時污染物庫結構形式為骨架支承式膜結構，雙層膜結構中間加巖棉保溫材料。膜面積共3450㎡（包括內外雙層膜材），建筑面積989.59㎡，倉庫寬24m縱深40m檐高4m，如圖1所示。

圖1 膜結構安裝圖

4.1 進場膜料監理要求

該項目對聚氯乙烯薄膜的服役壽命（20年）和自清潔性能（PVDF）提出了很高的自清潔性能，目前，聚氯乙烯薄膜的自清潔性能主要由二氧化鈦（TiO2）和聚偏氟乙烯（PVDF）兩種薄膜來完成。該項目所采用的薄膜材料，是德國卡斯蒂諾公司所制造，并由總包方委托有資格和經驗的廠家對其進行切割和加工。由于加工廠離得比較遠，所以不能在現場進行監管，因此，為了保證膜材的加工品質，監理工程師要對進場的質量進行嚴格的管控。部件進場后，要對其進行外觀質量以及各種規格和幾何尺寸的檢查，要對進場的薄膜材料進行全面的檢查，并對相關的質量證明材料進行審核。

薄膜的品質，應該檢查它的單位重量，厚度，機械性能，和阻燃性能，其中包括它的耐候性能。

薄膜表面的制造，薄膜表面的幾何形狀的檢驗，需要在薄膜加工車間進行。加工完畢后，將薄膜的一面進行了包裝和折疊。運到施工現場展開后，要注意對膜材的編號、方向、接縫的質量進行檢查。在安裝的時候，必須要有現場的施工人員，要有責任心，要有監督，要注意薄膜表面有沒有刮痕、損壞，一旦發現薄膜表面有損壞、有刮痕，就要及時與薄膜的供應商聯系，對薄膜進行替換、修復。

鋼鐵、焊料、接頭、焊珠、螺釘、密封條、圓錐、套管、金屬模壓模板等應符合《鋼結構工程施工質量驗收規范》中GB50205-2020的相關要求。監理工程師應當根據國家相關標準和設計圖紙的相關要求，對產品的質量證明文件、合格證和檢測報告等進行見證和取樣，并進行復驗。

根據規范對桿件進行目測（5項）、焊縫強度及NDT（20%）等試驗。

防腐蝕、阻燃性涂層應符合現行國家規定，并符合設計規范。

用單軸拉伸、加壓的方法，對兩種不同類型的球狀焊縫的焊縫進行了焊縫的力學性能試驗；采用球頭螺栓連接，球頭螺栓連接處的最大螺栓孔徑為球頭螺栓連接處，進行了抗拉強度試驗。

對高強度螺釘進行機械特性試驗（強度、硬度、截面收縮）；球，封口，錐頭，套管等通常進行化學成分分析）。

其他涉及鋼結構的其他材料，也必須符合目前的國家規定。

4.2 工程設計圖紙

由工程監理部門及時獲取設計圖及相關的設計文檔，在主管的帶領下，讓相關人員參與到對設計圖的研讀和審查中，使其了解到建筑設計圖及有關技術規范的要求，并對其進行熟練的操作。

知道薄膜結構的安裝規格，尺寸，位置和安裝方法。

掌握在實際工程中使用的底板和主要節點的大樣圖。

對設計圖進行會審，如果對建筑圖有不同的看法，要立即報告給建筑公司，由設計公司組織建筑圖會審，使建筑圖更好地完成。

在工程建設中，如有技術上的問題，須立即向甲方匯報，之后施工方提交相應的設計建議。

5 結語

綜上所述，在國內，膜結構的施工安裝在不斷升溫，隨著國內體育場、展覽館、文化館等建筑的不斷發展，對膜結構的需求越來越多，對高性能膜結構的施工技術也帶來了一定的挑戰，只有在施工過程中，不斷地摸索，不斷地進行精細化管理，特別是對膜結構進場至施工完成全過程實施的精細化監理、精細管控，才能為今后膜結構工程的施工監理提供良好的技術和管理方案，才能促進膜結構工程的可持續發展。