试析大跨度单层索网索膜结构施工技术
研究与应用
摘要：本文将详细介绍大跨度单层索网索膜结构施工技术内容，通过专业的研究与调查，精准找出该施工技术在工程项目中的应用过程，其内容包含项目概况、建立施工计划、索网索膜加工、索网索膜施工及加强质量控制等，从而有效提升工程项目结构施工质量，保障建筑建设安全。
关键词：结构施工技术；单层索网索膜；大跨度
引言：随着建筑工程建设数量的增加，不同类型的工程项目应采用合适的施工技术，而针对大跨度单层索网索膜结构，应采用与之相适应的施工技术，借助对该施工内容的合理把控来加强索网索膜结构施工效果，提升建筑行业的持续性发展。
1大跨度单层索网索膜结构施工技术内容 1.1V形钢柱
在当前的大跨度单层索网索膜结构中，相关人员需借助该项施工技术对V形柱柱脚实行深入研究，具体来看，从建筑工程的整体结构上看，其内部的V形柱会对其基础沉降带去些许的敏感度，为更好地缩减基础沉降带去的影响，要合理优化V形柱的设计，在节约钢材的基础上确认不同立柱的对应性荷载。针对大跨度单层索网索膜结构而言，相关人员可根据颜色来判断其不同的荷载值，比如，当立柱的颜色为黑色时，可代表该立柱属抗侧立体系柱或承重柱，其荷载值将承担该立柱的整体承受结构；而浅灰色则为抗侧力体系柱，其在实际作用中将不用负担竖向荷载；而幕墙立柱多为深灰色，在当前的作用中会主动承担径向荷载值，根据不同颜色，相关人员可对该结构承担的荷载进行深入判断，提升对V形钢柱控制的合理性、科学性。
1.2屋面钢结构
基于建筑项目的整体结构属大跨度单层索膜索网结构，在进行屋面钢结构设计期间，相关人员应拥有合适的施工思路，该思路的来源为带有张拉钢条的车轮，其内部结构主要为内环索、径向索、外压环梁与V形结构柱等，比如，当其屋盖外部的边缘压环尺寸在260*230m，且马鞍状的高差在25m左右，若将该屋盖面积展开，其高达31600m，利用对该结构稳定度的合理控制来增强其顶部的支撑性。在探索大跨度单层索膜索网结构时，要合理使用上覆膜结构，该结构的工作原理多来自于轮辐，并将其结构外侧设置成工程项目的幕墙。基于单层索网结构的创新成果多、屋面跨度大与复杂程度高等特征，在设计屋面钢结构时应合理制定施工计划，借助对相关试验模型的控制来管理极限承载力，如风荷载、雪荷载等，对钢结构可能出现的薄弱位置实行精准控制，透过对相关节点的连接复合来提升该屋面的工作性能。
1.3索网结构
在实行索网设计与施工期间，相关人员需对索结构开展深入研究，比如，针对大跨度单层索膜索网结构而言，其内侧受拉环由多个环向索构成，该结构带有极强的全封闭特征，在应用该类钢索前需对其实行必要的防腐处理，内层会使用热镀锌来完成合理填充；而外层则会借助带有铝锌混合的稀土合金层组成，在该类结构的影响下，索结构的整体性将变得愈加稳固。在应用大跨度单层索膜索网结构期间，施工人员选择的径向索会依照受力部位的不同设计出对应的直径，如120mm、110mm、100mm等，索直径将随着内环曲率预应力位置的变化而发生改变，而内索环内部的直径则需全部相同，多为100mm的封闭锁环，利用该项举措来增强索网结构的质量控制水平。
1.4索膜结构
在完成索网结构的研究后，施工人员还需将注意力放置到索膜结构内，比如，其索膜结构的材料使用要严格依照膜结构技术规范而定，多属玻璃纤维，该材料的内部涂层为聚四氟乙烯，其使用年限将超出25年。针对索膜材料的力学性能而言，从抗拉强度上看，当其拉伸长度为3cm时其耗费的纬向力与径向力分别为
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4700、5200N，该强度可适时达成国际标准；站在抗裂强度角度上看，其纬向力与径向力分别为1.1、1.2kN/m，其黏结强度在2.5kN/m左右，在进行膜与膜的连接时，需借助焊接来完成该项工作，其优质焊缝的宽度多在70-80mm之间。在进行索膜结构的施工与加工时，相关人员需利用有效举措来保障其力学性能与加工精度，对于膜结构的制作与剪裁来说，要设置相同的受力平衡性较强的模型，其具体的剪裁工作要精准依照卷膜材张拉试验的信息数据，再设定出膜的对应补偿率。
而近几年随着膜结构材料技术的发展壮大，索膜结构也开始逐步使用ETFE膜材，ETFE的化学名为乙烯-四氟乙烯共聚物。由25%的乙烯和75%的四氟乙烯组成，它是属于PTFE氟聚合体的家族的产品。ETFE是一种含氟高分子
（fluoropolymer）热塑型thermosplastic）材料，具有极好的电气特性与抗化学性，加工性及机械性都有大幅改善，机械强度高；低摩擦，耐候性、耐热性、耐燃性好；几乎对所有的化学品不发生反应；直接曝露于阳光、雨水或废气中没有损耗或变形，长时间曝露于户外特性并无改变。ETFE膜材是通过挤压ETFE颗粒而成的(通常是粉末状)。被挤压过的膜材通常很薄(从 50 µm到 300 µm)并且重量很轻。 这些性能决定了ETFE膜结构的良好的使用寿命和应用范围。
2大跨度单层索网索膜结构施工技术在工程项目中的实际应用 2.1项目概况
为更好地探索大跨度单层索膜索网结构施工效果，本人以徐家汇中心虹桥路地块南裙房幕墙及天幕专业分包工程为例，详尽探究了大跨度单层索膜索网结构施工技术的应用过程，帮助更多从业人员掌握该施工技术的实际应用水平。
具体来看，该项目属于ETFE单层索网膜结构，具有大量的膜内索支撑的特点，其项目地段位于城市的中心区域，属连接南北裙楼的雨篷，在实际施工中可借助ETFE膜中透光性强的优势，搭建出适宜采光的天幕，该雨篷的总面积为3000平方米，其材料多为ETFE印点膜材料，可同时提升采光效果与遮阳性，达成单体下部内的防雨功能。该工程的施工范围包含科学设计屋顶膜结构及钢索、膜结构及钢索的制作安装与采购材料、及时检验膜质量、清洁膜体表面、开展膜
结构的施工质量检验，并依照施工图完成工程内部膜结构的连接。在开展项目工程建设时，鉴于ETFE索膜结构对于数据精度的高度灵敏，在二次钢构和Ф12mm不锈钢钢索安装过程中要保证安装的精度（±2mm），以确保膜材加工的精确。进而二次钢构安装过程中的少许误差，还需要在铝型材安装过程中予以解决，以保证满足膜材安装面的要求，膜材的加工更需要与实际安装面及钢索的安装位置高度吻合，才能在最终的观感质量上满足要求。该项目的另一大特点为高空的钢索及膜结构安装，距离地面高度约50m，膜结构及钢索整体位于钢结构上部区域 ，整个施工过程均为高空作业。由于现场施工情况特殊场地较大，又决定了登高车等登高机械设备使用收到一定，这一点大大增加了施工过程中的难度。根据以上两个特点可以清楚了解现场的测量及加工精度与合理安排吊车位置减小施工压力是该项目的重中之重。
2.2建立施工计划
在掌握大跨度单层索膜索网结构施工项目的建设概况后，项目管理者应依照建筑工程建设的实际情况来制定施工计划。比如，在开展施工方案的设计前，应合理规划施工内容，明确索膜索网结构的施工位置及步骤，严格按照符合现场情况的安装步骤进行安装。首先落实安全准备工作，其次将钢索两头索头安装固定于钢结构耳板、铝合金膜边界测量、ETFE膜面人工展开、钢索调节就位，最终将膜面张拉固定。具体来看，在制定施工方案期间，也需要严格依照屋盖结构的传力特征，再与该建筑工程内部的平面结构相融合，也就是将钢结构设置成局部支撑架，利用钢结构的分段散装与吊装相结合方案来完成对应的安装工作，在完成给排水钢结构的安装后，在膜结构的外部设置支撑架，借助汽车吊合理安排吊车位置来完成分块吊装工作，而在开展膜结构施工时要精准安装钢索与铝合金面板，再借用合适的注胶清洁与验收来完成对应的施工工作，在开展该项施工任务时除了要合理确认正确的施工顺序外，还需合理选择施工器械，该工程项目选用1台80t汽车吊与1台54米的登高作业车来完成膜结构施工。
2.3索网索膜加工
首先，在实行索网索膜加工前，施工人员应精准确认加工流程，比如，在当前的膜结构深化设计中，可依照膜结构的边界线进行三维建模，透过对该结构的
合理分析，即详尽检查结构内部的积水、变形状态与强度等，根据该数值生成的具体变化来完成节点设计，继而开展对应的三维放样工作，再通过全站仪测量膜结构的具体边界后，可依照该施工项目的实际状况来实行积水复核，并开展裁减设计工作，完善索网索膜加工。其次，在完成索网索膜结构加工设计后，施工人员应合理确认其试验仪器，不同仪器的规格型号如表1所示，借助该类仪器设备可提升索网索膜试验的科学性。最后，根据索网索膜加工制作的重点，施工人员可开展对应的焊接工作，比如，要对裁减片开展编号、检查与确认工序，根据此前制定的加工顺序来完成热合缝的焊接工作，其具体的焊接速度与焊接温度都要依照焊接调整结果而定，在进行焊接工作前要开展对应的焊接试验，利用该项举措来达成加工强度需求，提升索网索膜结构的加工制作效果。
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表 1 索网索膜结构测量试验设备仪器表 序号 设备仪器名称 型号规格 数量 施工部位 1 万能试验机 C403 1 ETFE膜结构 2 光学检验台 GMSME 1 ETFE膜结构 3 双轴测试仪 BOTH-2000 1 ETFE膜结构 4 全站仪 1 ETFE膜结构 2.4索网索膜施工
在进行大跨度单层索膜索网结构施工期间，为更好地优化索网索膜施工效果，研究人员以顶层膜结构施工为例，探寻索网索膜的安装过程。具体来看，施工人员应选择80t的汽车吊及50米的登高作业车来完成吊进安装，在完成安装后需设置项目安全网，以加强人员安全，其安全网形态如图1所示。
图 1 顶层膜结构施工安全网图
在完成顶层膜结构施工平面的合理设计后，施工人员应科学规范其采用的机械设备，对机械设备的内部性能参数进行合理控制，其具体参数值如表2所示。
表 2 机械设备的内部性能参数表 机械设备名称 工作半径 起重量 臂展长度 设备总重 80t 汽车吊 29.2.060米63吨 1米 5吨 （含副臂） 机械设备名称 工作高度 工作半径 平台载荷 设备总重 54米曲臂登高作业车 54米 20米 350公斤 60吨 在了解机械设备内部性能参数后，施工人员需利用该器械来确认膜结构的安装流程。比如，要科学准备在膜单元周围的平台搭设脚手架，借助该类仪器来搁置膜材，再铺设安全网，为膜面的展开奠定坚实基础，施工人员将膜材放置到脚手架内时，要根据先短边后长边的顺序来展开膜面，并用三个角点来完成膜结构于铝合金的固定，再根据合适的顺序来安装膜面长边与短边，再完成单元膜的安装后，透过对其的合理检查来确认膜结构的安装质量。
2.5强化质量控制
针对大跨度单层索膜索网结构施工而言，项目管理者应严格检测该工程项目的各项环节，利用对不同环节的精准控制来完善施工质量。基于对索网索膜结构的精度要求较高，在进行实际施工时可利用合适的信息技术来设置对应模型，再借用对该模型的合理分析来强化施工质量控制。同时，在探索大跨度单层索膜索网结构施工期间，项目管理者应派遣专业的技术人员来监察施工过程，对工程内部的不同结构实行科学管理，在监察时若发现不同类型问题，可在第一时间查明引发该结构问题的原因，在采用针对性的措施解决后，有效提升索膜索网施工的科学性，增强建筑设施的整体安全。值得一提的是，为更好地完成对大跨度单层索膜索网结构的质量控制，在实际施工时要合理遵照正确的施工步骤，在保证施工顺序合理的情况下促进项目建设水平。
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总结：综上所述，在开展大跨度单层索网索膜结构施工期间，相关人员应利用对施工流程的规范来加强对索网索膜结构的整体控制，合理的安排施工顺序，将会有效的提高索网索膜结构的安装施工。针对索网索膜结构加工与施工而言，需精准计算该结构内部的各项数值，保证精确无误的测量工作，增强对索网索膜结构的管控效果，促进该类企业的综合效益。
参考文献：
[1]任俊,董万龙,刘强,等.大跨度车辐式单双层混合索膜屋盖施工质量控制[J].施工技术(中英文),2021,50(22):92-96.
[2]阴光华.大跨度体育场索网结构施工关键技术[J].建筑施工,2019,41(07):1254-1256.
[3]李玉洁,徐素君.浅议体育场大跨度空间索网施工质量控制[J].中国住宅设施,2019(06):112-113.
