體育場(chǎng)膜結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)方案

體育場(chǎng)膜結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)方案一膜結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)根據(jù)招標(biāo)文件要求，鋼結(jié)構(gòu)完成卸載，屋面、墻面幕墻安裝之后開始膜結(jié)構(gòu)安裝，膜結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)如下。1膜材經(jīng)緯向收縮及裁剪設(shè)計(jì)因?yàn)槟そY(jié)構(gòu)各向異性的特點(diǎn)，經(jīng)向和緯向的伸縮率差異較大，這是膜材的生產(chǎn)工藝造成的。PTFE膜材的經(jīng)向伸縮率為0.3%?0.7%,緯向?yàn)?%?4%。膜結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)時(shí)，考慮膜面裁剪下料、強(qiáng)度和張拉位移。一旦膜材經(jīng)緯向拼接錯(cuò)誤,因?yàn)榻?jīng)、緯向伸縮率的不同，張拉后產(chǎn)生褶皺，且無法通過現(xiàn)場(chǎng)施工調(diào)整而消除。膜面裁剪設(shè)計(jì)主要控制膜材接縫兩側(cè)受力性能相同，使用膜材裁剪的全自動(dòng)化系統(tǒng)，設(shè)定排版控制程序，主電腦控制裁剪機(jī)，實(shí)現(xiàn)從設(shè)計(jì)到裁剪的無縫連接，避免了人工排版可能出現(xiàn)的誤操作。2膜面接縫的布置因?yàn)槟そY(jié)構(gòu)單元都是三角形，最大邊長(zhǎng)為42.1m,次構(gòu)件下槽鋼最大間距11.5m,而膜布的最大幅寬為3.8?4.Om,需對(duì)膜布進(jìn)行裁剪設(shè)計(jì)和拼接。裁剪設(shè)計(jì)要注意膜面經(jīng)緯向和接縫性能對(duì)建筑外觀產(chǎn)生的效果，接縫環(huán)向沿次構(gòu)件下的槽鋼長(zhǎng)向布置，使接縫均勻連續(xù)，外型美觀，有良好的建筑效果。因?yàn)槟さ娜菃卧笮〔灰?，平面夾角也不同，相鄰兩個(gè)三角單元的膜片必然不等寬,為了整體效果，適當(dāng)考慮增加膜材裁剪損耗，下圖為膜片整體拼接示意。膜而拼接軸側(cè)圖（虛線為拼縫線，也是膜材經(jīng)向）

膜面接縫平面圖3膜焊接拼接部典型節(jié)點(diǎn)為了確保膜材焊縫的強(qiáng)度，確定典型節(jié)點(diǎn)的焊接寬度，我們對(duì)膜材搭接的典型節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了分組實(shí)驗(yàn)。裁斷芯50tzzo表 I I"-~-XAFEP50mm膜焊接拼接部節(jié)點(diǎn)膜材焊接部抗拉實(shí)驗(yàn)

經(jīng)向抗拉強(qiáng)度(N/5cm)緯向(N/5cm)熱合寬度試件1試件2試件3均值試件1試件2試件3均值50mm3123.33534.53439.83369.52765.22840.42873.12826.2由表中實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虻弥缚p處的抗拉強(qiáng)度均大于技術(shù)要求中的經(jīng)向3100N/5cm,緯向2700N/5cm的強(qiáng)度要求。參照歐美和日本規(guī)范對(duì)膜結(jié)構(gòu)焊縫的規(guī)定，焊縫處的安全系數(shù)與本體膜相比，還可放松約20%。所以焊縫處還有充足的強(qiáng)度儲(chǔ)備來滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求。4防水膜的處理防水膜安裝是在主鋼構(gòu)卸載，屋面陽光板和墻面幕墻及主膜安裝之后進(jìn)行。因?yàn)橹鳁U件下方通長(zhǎng)布置有加勁板，只能是由下往上仰視安裝，操作空間極其有限，膜面繃緊困難,極易造成膜面褶皺，影響建筑外觀效果。為此，對(duì)原連接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行深化。防水膜安裝示意圖拉膜板PL-6I防水膜安裝示意圖拉膜板PL-6I防水膜鋁夾螺母與拉膜板預(yù)焊M8不銹鋼螺栓設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)示意圖

防水膜細(xì)部節(jié)點(diǎn)效果圖防水膜細(xì)部節(jié)點(diǎn)效果圖深化將防水膜鋁夾由拉膜板外側(cè)移到拉膜板內(nèi)側(cè)，同時(shí)將不銹鋼螺桿與拉膜板預(yù)焊，這樣，施工人員可單手伸入主膜內(nèi)安裝防水膜鋁夾扣上的螺栓。5次桿件槽鋼與膜面剛性接觸節(jié)點(diǎn)處理原設(shè)計(jì)膜面與次桿件槽鋼的連接節(jié)點(diǎn)釆用上下鋁板夾緊，使用過程中受到室內(nèi)微風(fēng)引起的晃動(dòng)影響，易造成膜面磨損或損壞，影響正常使用年限。每隔2m設(shè)一道加勁板t=10右.0,86。。6\次村件支桿0102x6每隔而設(shè)道槽型截面鋁板膜深化設(shè)計(jì)膜節(jié)點(diǎn)次構(gòu)件支桿膜結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)軸側(cè)圖深化在膜面上下各設(shè)一道2mm厚EPDM橡膠墊，保證膜材柔性過渡，下方的鋁合金壓條正好遮擋了膜片接縫，美觀實(shí)用。6桿件G15穿越膜面的處理深化設(shè)計(jì)過程發(fā)現(xiàn)，原設(shè)計(jì)每個(gè)結(jié)構(gòu)單元的G15桿件穿越膜面。深化設(shè)計(jì)在G15桿件上增加焊接節(jié)點(diǎn)板，這樣，膜面可固定到節(jié)點(diǎn)板上，而且G15桿件下方有馬道遮擋，不影響仰視效果，既方便了施工，又保持外形美觀。穿膜節(jié)點(diǎn)位置示意圖

G15桿件穿膜節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計(jì)效果圖7主膜連接件及夾具的深化主膜連接件吊鉤和鋁夾具為非標(biāo)五金件，對(duì)此連接節(jié)點(diǎn)細(xì)部深化和計(jì)算，處理后的節(jié)點(diǎn)效果如下圖所示：主膜連接吊鉤及鋁夾細(xì)部節(jié)點(diǎn)效果圖8節(jié)點(diǎn)詳圖深化根據(jù)原設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)按實(shí)際大小布置膜單元連接板，本次投標(biāo)已基本完成施工詳圖設(shè)計(jì),為加工、備料、計(jì)?價(jià)提供了依據(jù)。各類型節(jié)點(diǎn)效果圖如下：

脊部膜結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)仰視圖組合2：0.9DL+1.4WLUP,以下簡(jiǎn)稱CA2,短期荷載;體型系數(shù)取組合2：0.9DL+1.4WLUP,以下簡(jiǎn)稱CA2,短期荷載;體型系數(shù)取-1,均布;組合3：1.2DL+1.4WLDN,以下簡(jiǎn)稱CA3,短期荷載;體型系數(shù)取+1,均布;組合4：1.2DL+1.4WLDN+1.4X0.7XLL,簡(jiǎn)稱CA4?短期荷載;二膜結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)計(jì)算書1設(shè)計(jì)依據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50017-2003《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2001(2006年版)《低合金結(jié)構(gòu)鋼技術(shù)條件》GB1519-94《膜結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》CECS158：2004《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50205-2001《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》JGJ81-20022結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)荷載及材料規(guī)格2.1恒載膜材自重：0.010kN/m2,恒載以下簡(jiǎn)稱DL(BPDeadLoad)2.2風(fēng)荷載按原設(shè)計(jì)院數(shù)據(jù)計(jì)算，風(fēng)荷載以下簡(jiǎn)稱WL(即windload)2.3活荷載活荷載：0.3kN/m2,以下簡(jiǎn)稱LL(即LiveLoad)2.4膜預(yù)張力膜經(jīng)、緯向均設(shè)為2.5kN/ni,其作用包含在恒載之內(nèi)。2.5荷載組合2.5.1基本組合組合1：1.2DL+1.4LL,以下簡(jiǎn)稱組合1：1.2DL+1.4LL,2.5.2標(biāo)準(zhǔn)組合組合組合5：1.0DL+1.0LL,以下簡(jiǎn)稱CA5(case5),長(zhǎng)期荷載;活載均布組合組合6：1.0DL+1.0WLUP,以下簡(jiǎn)稱CA6,短期荷載;體型系數(shù)取-1,均布組合組合7：1.0DL+1.0WLDN,以下簡(jiǎn)稱CA7,短期荷載;體型系數(shù)取+1,均布組合8：1.0DL+1.0WLDN+0.7XLL,簡(jiǎn)稱CA8,短期荷載。3膜應(yīng)力表、應(yīng)力圖3.1膜面接縫布置方向膜面環(huán)狀接縫（虛線、膜材經(jīng)向）布置圖3.2各組合膜應(yīng)力表根據(jù)《膜結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》5.3.3條規(guī)定，D類膜材經(jīng)向2800N/3cm（相當(dāng)于93.3KN/m）,緯向2200N/3cm（相當(dāng)于73.3KN/m）。膜材應(yīng)力表組合單元號(hào)最大膜應(yīng)力（N/m）抗力系數(shù)膜材應(yīng)力比CA1771經(jīng)向78215經(jīng)向0.419389緯向103915緯向0.708CA2509經(jīng)向122432.5經(jīng)向0.328389緯向180212.5緯向0.614CA3509經(jīng)向125372.5經(jīng)向0.336389緯向180212.5緯向0.614CA4509經(jīng)向147332.5經(jīng)向0.395389緯向212932.5緯向0.7264各組合膜面位移計(jì)算

4.1各組合膜面位移值根據(jù)《膜結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》5.3.4條規(guī)定，結(jié)構(gòu)中各膜單元內(nèi)膜面的相對(duì)法向位移，不應(yīng)大于單元名義尺寸的l/15o膜面單元最大跨度11.15-11.8m不等，統(tǒng)一取膜單元跨度為11m進(jìn)行驗(yàn)算。膜面位移組合單元號(hào)Dx(cm)Dy(cm)Dz(cm)Dv(cm)單元跨度L(cm)Dv/L66711.9-13.8-33.838.411001/29CA5548-6.2-21.3-35.341.711001/26386-6.221.3-35.341.711001/26386-6.221.3-35.341.711001/26845-25.6-9.88.028.511001/39CA65488.329.046.155.111001/203868.3-29.046.155.111001/203868.3-29.046.155.111001/2084525.79.8-8.128.711001/38CA7548-8.6-29.5-47.056.111001/20386-8.629.5-47.056.111001/20386-8.629.5-47.056.111001/20845269.8-8.329.011001/38CA8548-9.3-31.8-51.661.311001/18386-9.331.8-51.661.311001/18386-9.331.8-51.661.311001/18由上表可知，膜面位移均滿足規(guī)范要求。4.2各組合膜面位移圖三膜面焊縫布置及裁切片設(shè)計(jì)因?yàn)檎袠?biāo)文件技術(shù)條件