北京屋顶膜结构设计与施工价钱

　　只有正确表达结构逻辑的建筑才有强大的说服力与表现力”这句话揭示了张拉膜结构的精髓。对于张拉膜结构，任何附加的支撑和修饰都是多余的，其结构本身就是造型；换句话说，不符合结构的造型是不可能的，因为那样的薄膜不是飘动的就是缺乏稳定性的。张拉膜结构的美就在于其“力”与“形”的完美结合。 张拉膜结构的基本组成单元通常有：膜材、索与支承结构（桅杆、拱或其他刚性构件）。膜材一种新兴的建筑材料，已被公认为是继砖、石、混凝土、钢和木材之后的“第六种建筑材料”。膜材本身受压不大，抗弯也不是很好，所以要使膜结构正常工作就必须引入适当的预张力。此外，要保证膜结构正常工作的另一个重要条件就是要形成互反曲面。传统结构为了减小结构的变形就必须增加结构的抗力；而膜结构是通过改变形状来分散荷载，从而获得最小内力增长的。当膜结构在平衡位置附近出现变形时，可产生两种回复力：一个是由几何变形引起的；另一个是由材料应变引起的。通常几何刚度要比弹性刚度大得多，所以要使每一个膜片具有良好的刚度，就应尽量形成负高斯曲面，即沿对角方向分别形成“高点”和“低点”。“高点”通常是由桅杆来提供的，也许是由于这个原因，有些文献上也把张拉膜结构叫做悬挂膜结构（suspension membrane）。 索作为膜材的弹性边界，将膜材划分为一系列膜片，从而减小了膜材的自由支承长度，使薄膜表面更易形成较大的曲率。有文献指出，膜材的自由支承长度不宜超过15米，且单片膜的覆盖面积不宜大于500平米。此外，索的另一个重要作用就是对桅杆等支承结构提供附加支撑，从而保证不会因膜材的破损而造成支承结构的倒塌。膜结构设计编辑一、膜结构采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，用分项系数的设计表达式进行计算。 二、膜结构应根据建筑物的性质和等级、使用年限、使用功能、结构跨度、防火要求、地区自然条件及膜材的耐用年限等要求进行膜材选用。 三、膜结构的设计应根据荷载、支承条件、制作加工、施工工况及其它特殊条件进行。 四、膜结构的设计内容包括形状设计、荷载分析、裁剪设计、配件设计、支承结构设计。 五、对膜结构的形状设计、荷载分析、裁剪设计，应在考虑施工过程的基础上进行一体化的设计。 六、膜材只能承受拉力，不能承受压力和弯矩。 七、膜面的主应力应小于膜材的强度设计值，在荷载长期作用下，最小主应力应大于等于维持其初始平衡形状的应力值。 八、膜结构一体化设计时，应考虑膜材的松弛、徐变、老化。 九、膜结构设计时，应考虑使用阶段膜材替换对整体结构的影响。 十、膜结构设计应考虑膜材破坏时，支承结构仍应保持自身的强度、刚度及稳定性。膜材分类编辑膜材分类目前建筑膜材广泛认可的标准是日本JISA-93所规定的A、B、C三类，是根据其防火性能的优劣来划分的。A类A类，以玻璃纤维织物为基材涂PTFE而成；B类B类次之，以玻璃纤维织物为基材涂PVC而成；C类C类是三类中最次的，以聚酯（涤纶）织物为基材涂PVC而成。按涂层材料分，有聚四氟乙烯（PTFE）、聚偏氟乙烯（PVDF）、聚氟乙烯（PVF）、聚（PVC）、聚氨酯（PU）、橡胶等。PTFE建筑膜材PTFE膜材是在超细玻璃纤维织物上涂以聚四氟乙烯树脂而成的材料。这种膜材有较好的焊接性能，有优良的抗紫外线、抗老化性能和阻燃性能。另外，其防污自洁性是所有建筑膜材中的，但柔韧性差，施工较困难，成本也十分惊人。一些公司共同开发性膜材。其加工方法是把玻纤织物多次快速放入特氟隆熔体中，使织物两面皆有均匀的特氟隆，使性的PTFE膜正式诞生。此后性膜结构正式在美国风行，许多学者对膜结构进行了深入的研究。20年后跟踪检测结果表明，这种膜材的力学性能与化学稳定性指标只下降了20%~30%，颜色也几乎没变，膜的表层光滑，具有弹性，大气中的灰尘、化学物质微粒极难附着与渗透，经雨水冲刷建筑膜可恢复其原有的清洁面层与透光性，这足以显示出PTFE膜材的强大生命力和广阔的市场前景。 目前国外对这种膜材的开发和应用比较成熟，生产厂家也很多。玻纤PVC建筑膜材这种膜材开发和应用得比较早，通常规定PVC涂层在玻璃纤维织物经纬线交点上的厚度不能少于0.2mm，一般涂层不会太厚，达到使用要求即可。为提高PVC本身耐老化性能，涂层时常常加入一些光、热稳定剂，浅色透明产品宜加一定量的紫外吸收剂，深色产品常加炭黑做稳定剂。另外对PVC的表面处理还有很多方法，可在PVC上层压一层极薄的金属薄膜或喷射铝雾，用云母或石英来防止表面发粘和沾污。

　　(1)耐久性差。一般的膜材使用寿命为15～25年，与传统的混凝土及钢材相比有较大的差距，与“百年大计”的设计理念不同。(2)隔热性差。如果强调透光性，只能用单层膜，隔热性就差，因而冬天冷、夏天热，需要空调。(3)隔音效果较差。单层膜结构只能用于隔音要求不高的建筑。(4)抵抗局部荷载能力差。屋面会在局部荷载作用下形成局部凹陷，造成雨水或雪的淤积，使屋盖在淤积处的荷载增加，可能导致屋盖撕裂(帐蓬结构)或翻转(充气结构)。(5)充气结构还需要不停地送风，因此维护和管理特别重要。另外。气承式充气结构必须是密闭的空间，不宜开窗。(6)环保问题。使用的膜材都是的，一旦达到使用年限，拆除的膜材便成为城市垃圾而无法处置，正在研制开发膜材的可回收利用，并已取得了一定的进展。膜材编辑在薄膜结构中，薄膜既是结构材料，又是建筑材料。作为结构材料，薄膜必须具有足够的强度，以承受由于自重、内压或预应力、风、雪等作用产生的拉力；作为建筑材料，它又必须具有防水、隔热、透光或阻光等建筑功能。膜材料作为膜结构的灵魂，它的发展与膜结构的技术密切相关、互相促进的。膜的材料分为织物膜材和箔片两类。高强度箔片近几年才开始应用于结构。织物是由纤维平织或曲织生成的，织物膜材已有较长的应用历史。结构工程中的箔片都是由氟塑料制造的，它的优点在于有很高的透光性和出色的防老化性。 膜结构建筑造型丰富多彩，千变万化，按照支承方式分为充气式膜结构、张拉膜结构和骨架支承膜结构。1.骨架式膜结构以钢构或是集成材构成的屋顶骨架，在其上方张拉膜材的构造形式，下部支撑结构安定性高，因屋顶造型比较单纯，开口部不易受限制，且经济效益高等特点，广泛适用于任何大，小规模的空间。2.张拉式膜结构以膜材、钢索及支柱构成，利用钢索与支柱在膜材中导入张力以达安 定的形式。除了可实践具创意，创新且美观的造型外，也是最能展现膜结 构精神的构造形式. 大型跨距空间也多采用以钢索与压缩材构成钢索网来支撑上部膜材的形式。因施工精度要求]高，结构性能强，且具丰 富的表现力，所以造价略高于骨架式膜结构。3.充气式膜结构充气式膜结构是将膜材固定于屋顶结构周边，利用送风系统让室内气压上升到一定压力后，使屋顶内外产生压力差，以抵抗外力，因利用气压来支 撑，及钢索作为辅助材，无需任何梁，柱支撑，可得更大的空间，施工快捷，经济效益高，但需维持进行24小时送风机运转，在持续运行及机器维护费用的成本上较高。结构是由多种高强薄膜材料及加强构件(钢架、钢柱或钢索)通过一定方式使其内部产生一定的预张应力以形成某种空间形状,作为覆盖结构,并能承受一定的外荷载作用的一种空间结构形式。膜结构特点膜结构车棚的篷布采用PVC/PVDF/PTFE/ETFE，而膜材的特点是强度高、耐久性好、防火难燃、自洁性好，不受紫外线影响，使用寿命长，一般15-30年。具有高透光率，透光率为13%,对热能反射率73%，热吸收量很少。正是因为这种划时代的膜材料的发明，使膜结构车棚成为现代化的建筑。制作步骤点，加工准备及下料：依据施工图放样，放样和号料时要预留焊接收缩量和加工余量，依据放样作样板。第二点，测量放线：依据土建标高基准线测预埋件标高中心线，检查预埋件标高偏差、左右偏差。整理结果，确定预埋件分隔的调整处理方案。第三点，预埋件安装处理：定位预埋件安装位置，打钻安装。要求预埋件位置准确、埋设牢固。标高偏差不大于9mm，左右位移不大于20mm。第四点，悬挂臂安装焊接：悬挂臂安装采用焊接，需检查焊接节点，调节悬挂臂设计坡度，准确无误方能进行焊接。靠边一条悬挂臂准确无误后，安装另一边一条悬挂臂，就位准确后点焊。四大注意点膜结构的运用范围越来越广，不管是商城、交通设施、园林景观等方面都使用了膜结构。无论是商场还是小区，停车棚都是必不可少的。为了保障大家的生命安全，停车棚建造时如遇到建造不稳会造成很多事故，因此，制作停车棚的时候要注意以下四点：点，膜结构停车棚整体框架采用方钢焊接成型龙骨架，框架整体做防锈处理，刷防锈底漆三遍，表面喷涂白色高级汽车漆，停车棚主立柱一般采用220mm钢管或工字钢作停车棚的支撑柱，车棚身整体结构牢固抗震防风系数高，耐腐蚀；第二点，膜结构停车棚顶部封板采用茶色（颜色可挑选）阳光板封顶，与车棚整体骨架用压条铆接固定，耐酸碱腐蚀，有足够强度对棚内车辆起到保护作用；第三点，膜结构停车棚内部采用Φ38镀锌圆管与车棚框架焊接，加强棚顶部强度，可让棚内感觉宽敞明亮，停靠车辆轻松方便，完全符合停车棚制作要求规范；第四点，膜结构停车棚立柱底脚采用10mm厚钢板与预埋件牢固焊接，在安装停车棚的时候将预埋件用混凝土浇筑后，用螺栓与立连接，抗风系数高，增加车棚整体牢固程度，能抵抗12级以上台风来袭。

　　从膜结构的跨度来看，近似椭圆形的美国馆，两个方向的跨度针别为 140m和 83.5m。以后东京后乐园的气承式膜结构，跨度达201m。而美国亚特兰大的佐治亚穹顶，以椭圆形的屋顶覆盖了 240mxl92m的索膜结构。从当前的技术和材料条件看，完全有可能用膜结构来修建 1000m的大跨度建筑。从所覆盖的面积来看，1981年沙特阿拉伯吉大机场候机大厅的伞形悬挂膜结构的占地42万m2，已令人叹为观止。而如今在沙特阿拉伯的米拿，为了庇护来往的朝圣者，正在分三期建设与吉大机场类似的膜结构，总面积在100万m2以上，堪称 帐篷之城。