辽宁工程技术大学葫芦岛校区体育场看台膜结构工程是一项典型的悬挑平面桁架与悬吊式锥伞膜单元组合而成的骨架支承式张拉膜结构。整个工程包括两个完全对称、遥相呼应的膜结构挑蓬,每个挑蓬又由11个沿弧线连续排列的锥伞单元组成,总覆盖面积约5400m2。本文详细叙述了其设计、制作和施工的整个过程。

科技资讯2008NO.21

SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION工业技术

辽宁工程技术大学体育场看台膜结构工程设计及施工

刘士勇徐平旭(辽宁铁法煤业集团建设公司辽宁铁法110001)

摘要:辽宁工程技术大学葫芦岛校区体育场看台膜结构工程是一项典型的悬挑平面桁架与悬吊式锥伞膜单元组合而成的骨架支承式张拉膜结构。整个工程包括两个完全对称、遥相呼应的膜结构挑蓬,每个挑蓬又由11个沿弧线连续排列的锥伞单元组成,总覆盖面积约5400m2。本文详细叙述了其设计、制作和施工的整个过程。关键词:膜结构找形裁剪可调节节点

中图分类号:TU7文献标识码:A文章编号:1672-3791(2008)07(c)-0071-

01

1概述水槽,在前端设置止水堵板,雨水从膜面流

本工程由平面呈弧形布置的东西两组下汇集后由桁架尾端排出。膜面脊索、前

相同的膜结构组成,覆盖建筑面积约5400后边索均采用一端固定一端可调锚头,锚

平米。每个单体膜结构包括11个沿弧线连头直接连接于主桁架的耳板上。

续排列的锥伞形膜单元,钢结构支承体系为方便在施工中对膜施加预张力,同时

包括12组钢管短柱及由柱外挑的平面桁架为消除由于制作误差、施工误差可能引起

结构。柱底铰接连接于下部混凝土柱顶,的膜内皱褶,膜结构节点设计必须考虑到可

柱距约13米,桁架最大挑出长度约15m,桁调装置的设置。本工程一方面通过边索、脊

架尾端由斜杆支撑于下部看台结构。立柱索的可调锚头对膜预张力进行调节,另一方

之间在中部设置连系横梁,顶部沿纵横方面,悬吊帽顶的两个拉杆上均设置调节装

向设置稳定索,每个伞形膜单元顶部由两置,调整调节装置,帽顶位置升高,到达预定

道拉杆悬挂在钢柱顶部。另在膜面内设置位置时,膜面也即获得了设计时的预张力。

一定数量的脊索,保证膜面具有一定的曲

率和刚度,同时雨水能够顺畅排出。4膜制品的制作及质量控制

膜制品的制作加工过程如下:

2计算分析结果裁剪设计→进货检验→拉伸试验→膜

本工程采用专用索膜结构分析设计软片放样预拼→高频焊接→成品质量检查→

件对支承结构、钢索、膜材进行整体分析,包装运输

因为结构基本单元相同,为合理减少计算在对膜进行裁剪设计时,对每个基本

量取五跨进行分析。单元以脊索为分隔,从圆心向外平行布置

膜内初始预张力取2.0kN/m。荷载分裁剪线,这样膜材损耗率为最低。膜片在

析时主要考虑了两个方向来风和向下雪荷裁剪之前按照预张力水平进行了几何尺寸

载作用三种工况。荷载取值按照《建筑结上的补偿。最后采用专用热合设备将所有

构荷载规范》GB50001-2003中的有关规定膜片热合为一个整体,经合理的折叠运至

进行,参考了葫芦岛兴城地区的基本风压、安装现场。

雪压、结构高度和体型情况,并参照国内膜片在加工过程中的质量控制非常重

外有关工程规范考虑了一定的风振系数。要。其中包括焊缝质量检查、几何尺寸检

这里不再详述。荷载组合情况和各工况作查以及成型后外观的检查、总尺寸的复

用下结构主要分析结果如下表所示。核。本工程膜成品的尺寸误差最终控制在

20mm以内。

3钢结构及节点设计

本工程主桁架各构件、及主桁架与柱5膜结构施工安装

之间全部采用相贯焊接的连接形式。首先将所有钢结构件按照设计图纸的

膜材与主桁架之间采用拉膜板连续固要求安装就位,然后进行索和膜的安装。

定,此时钢管与拉膜板之间自然形成一道本工程膜安装的主要顺序如下。

表1膜材应力及变形(法拉利1202型)表3膜边索应力及变形(φ16钢索)

表2膜脊索应力及变形(φ16钢索)表4桁架弦杆应力及变形(φ219x10钢管)

72科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION展开膜片→附件安装→固定边连接→前后边→索初步连接提升帽顶→安装膜内脊索→整体张拉调整5.1膜体展开在清洁、平整的场地上铺好铺地料,将膜制品按预定方向展开,展开膜制品时必须采取有效措施保护膜制品不被污染或损坏,展开后的膜制品严禁踩踏或放置重物;5.2附件安装将所有边索穿入钢丝绳保护套内,安装索边卡片,并在两端组装上可调锚具和固定锚具,将所有膜节点板按图纸要求进行组装,并拧紧固定螺栓。5.3固定边连接膜材初步就位后,用张拉工具将膜四个角点按设计位置张拉到位,再安装膜两边铝压板,使膜边界达到初步张紧状态。5.4前后边索初步连接将前后边索与主桁架上的耳板连接并固定牢固。5.5提升帽顶拧紧悬吊膜顶的两根拉杆,使膜材顶部到达设计位置,此时膜面内获得了一定预张力。5.6安装膜内脊索将脊索一端的可调锚头与主桁架上的耳板连接固定,并进行调整,逐步使膜面达到设计状态。5.7整体张拉调整最后根据膜面的实际张紧情况对拉杆、边索和脊索进行调整。6结语膜材料具有很好的强度、透光性、耐久性,自重极轻,适用于大跨度结构及大悬挑结构,这些都是其他屋面材料所难以超越的优势。辽宁工程技术大学葫芦岛校区体育场看台膜结构工程的设计和施工过程为膜结构工程在体育场看台设施的应用提供了一定的经验。该工程已成为新校区的景观建筑和标志性建筑,2006年被评为辽宁省优质结构工程。相信随着更多索膜结构工程的成功实践,这一建筑形式必将在我国得到蓬勃的发展。参考文献[1]武岳,向阳,沈世钊.威海体育场挑篷索膜结构风洞试验研究[J].建筑结构,2001(6).[2]张其林.索和膜结构[M].同济大学出版社,2002,2.