江苏建筑 ２０１１年第４期（总第１４２期） ＥＴＦＥ膜结构在安装施工过程中存在问题的分析 王晖 。王伟 （。陕西铁路工程职业技术学院。陕西渭南７１４０００； 中国中铁一局集团有限公司，陕西西安７１００５４） 【摘 要］ 本文介绍了ＥＴＦＥ膜结构的特点和类型及其在建筑工程中的应用，通过对ＥＴＦＥ膜结构在施工安装过程中存在 问题进行分析，针对其安装施工环节提出了相应的建议。 ［关键词】ＥＴＦＥ膜材；膜结构；安装施工；工程应用 【中图分类号］ＴＵ３９９［文献标识码］Ａ［文章编号］１００５—６２７０（２０１１）０４—００４６—０２ Ｐｒｏｂｌｅｍｓ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ＥＴＦＥ Ｆｉｌｍ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｎ ｔｈｅ Ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ ＷＡＮＧ Ｈｕｉ ＷＡＮＧ Ｗｅｉ （１．Ｓｈａａｎｘｉ Ｒａｉｌｗａｙ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｗｅｉｎａｎ Ｓｈａａｎｘｉ ７１４０００ Ｃｈｉｎａ； ２．Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ Ｆｉｒｓｔ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｘｉａｎ Ｓｈａａｎｘｉ ７１００５４ Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ＥＴＦＥ ｉｎ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ ｔｙｐｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＥＴＦＥ ｆｉｌｍ ｓｔｕｒｃｔｕｒｅ，ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ，ｉｔ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｉｎ ｉｔｓ ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ ｃｏｎｓｔｕｒｃｔｉｏｎ ｌｉｎｋ ｔｏ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｐｒｏｐｏｓａ１． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＥＴＦＥ ｉｆｌｍ ｍａｔｅｒｉａｌ；ｍｅｍｂｒａｎｅ ｓｔｕｒｃｔｕｒｅ；ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ；ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ １ ＥｒｒＦ’Ｅ膜结构的应用 ２．１骨架式膜结构 由于ＥＴＦＥ膜具有许多其他建材无可比拟的优越性。 以钢构或是集成材构成的屋顶骨架。在其上方张拉膜 以及在几项大工程中多姿多彩的完美表现。使它在建筑领 材的构造形式，下部支撑结构安定性高，因屋顶造型比较单 域内有巨大的应用前景，它即将被广泛地应用到建筑各部 纯，开口部不易受，且经济效益高等特点，广泛适用于 位。 任何大小规模的空间。 １．１应用于屋顶工程 ２．２张拉式膜结构 Ｅ１ｒＩ 膜单块膜长可达１５ ｍ一３０ ｍ。质量为０．１５ ｋｇ／ｍ２— 以膜材、钢索及支柱构成，利用钢索与支柱在膜材中导 ０．３５ ｋ咖≈ｌ１，并可做成任意形状，是大跨建筑理想的屋顶材 入张力以达到安定的形式。除了可实现具有创意、创新且美 料，适合体育、博览建筑，交通建筑及各类建筑中庭。 观的造型外，也是最能展现膜结构精神的构造形式。近年 １．２应用于膜结构 来．大型跨距空间也多采用以钢索与压缩材构成钢索网来 ＥＴＦＥ膜质量轻，具有高抗拉强度，适合一些膜结构， 支撑上部膜材的形式。因施工精度要求高，结构性能强，且 如：张拉膜、停车棚、收费站、看台、空间膜、索膜、遮阳蓬 具有丰富的表现力。所以造价略高于骨架式膜结构。 （棚）、膜结构小品等。 ２．３充气式膜结构 １－３应用于幕墙 充气式膜结构是将膜材固定于屋顶结构周边，利用送 ＥＴＦＥ膜透光性好，光线可控性好，可局部或整体更换。 风系统让室内气压上升到一定压力后。使屋顶内外产生压 适合做幕墙，ＥｒＩ＇Ｉ 幕墙可和玻璃幕墙、石材幕墙、铝板幕墙 力差，以抵抗外力，因利用气压来支撑，及钢索作为辅助材， 等一起应用于建筑。 无需任何梁、柱支撑，可得更大的空间，施工快捷，经济效益 ２膜结构的类型 高。然而，通常充气式膜结构需维持进行２４ ｈ送风机运转， 膜结构是一种全新的建筑结构形式，它集建筑学、结构 在持续运行及机器维护费用的成本较高嘲。 力学、精细化工与材料科学、计算机技术等为一体。具有很 ３ Ｅ Ｉ 膜结构在安装施工过程中存在的问题 高的技术含量。其曲面可以随着建筑师的设计需要任意变 ３．１膜结构防水节点的构造处理问题 化，结合整体环境，建造出标志性的形象工程。从结构上可 【收稿１日￣１２０１ １－０３—０２ 分为：骨架式膜结构、张拉式膜结构、充气式膜结构３种形 ［作者简介】王晖，￣（１９７６－），陕西铁路工程职业技术学院，助教，研 式１２１。 究方向：建筑工程施工技术。 江苏建筑 ２０１１年第４期（总第１４２期） ４７ 膜结构节点防水的问题在膜结构的应用中也是比较突 出的问题。重点薄弱点主要是膜材与膜材的交接位置，以及 位置较低的角落部位。如图１和图２分别为双层膜和单层 膜的排水节点构造．图中红色箭头表示排水方向。对于防水 问题最为可靠的方法是运用水槽进行有组织排水，然而这 如上所述．对于膜结构的施工特点，如果仅凭借工程的 设计图纸来确定膜材的边界线．就会造成施工当中膜材与 连接主体无法很好的结合，而一旦过度张拉，又会损坏膜 材。并且由于ＥＴＦＥ膜材的特点，与ＰＶＣ／ＰＴＦＥ膜材相比， ＥＴＦＥ膜材对连接主体结构的精度要求更高。国家规范对钢 种方式却往往难以让甲方和建筑师接受。主要原因是有些 工程连接膜材的主体结构部位间的空间尺寸本来就有限， 如果之间再设置安装上一定宽度的水槽．剩下的膜材的范 结构加工和安装的精度已有规定，然而实际工程中却往往 难以达到。因此，就要与结构施工单位进行及时交流沟通， 充分了解ＥＴＦＥ膜的施工要求，提高其制作的精度。此外， 在ＥＴＦＥ膜加工下料之前．应对主体连接部位的尺寸进行 复测。如果超出了允许误差．就要与相关单位及时进行沟通 围就不多了．这样也就不符合建设单位及建筑师的最初设 计要求．运用的意义也就不大了。 协调，能更改的更改，不能更改的则应根据实际的测量值来 确定膜边界，再进行加工。所以ＥＴＦＥ膜结构公司一般都需 要配置专业的资深测量人员，才能给设计师提供可靠的确 定膜材边界的信息。然而这样做就会使膜加工的实际进度 滞后于计划中按原图设计加工的进度。所以在项目初期膜 结构企业就应与相关单位进行充分沟通，使各方对此做出 预测，在工程总工期中安排出一定的空间。然而在实际工程 施工中结构的误差是无法避免的，如上所述，势必会使工作 图ｌ 双层膜排水节点结构 图２单层膜排水节点结构 量大大的增加，而且各单位的配合协调工作能够顺利的进 行。其难度也是很大的。根据施工现场２次钢结构制定详细 ３．２膜结构受现有膜的生产加工工艺水平的制约 众所周知。对于一项工程．建筑设计师是从美学角度出 发的．所以在建筑设计方案中，建筑师追求的往往是生动的 美学效果，而不太考虑结构方面的问题，势必就会对以后的 施工埋下隐患，澳大利亚的悉尼歌剧院就是这一问题的最 好表现。值得高兴的是对于新兴的ＥＴＦＥ膜结构的应用，现 在一个膜结构方案一般都是由建筑师和膜结构工程师来共 同研究设计的，有时ＥＴＦＥ膜的加工和安装各环节的施工 的测量计划和测量方法进行测量．保证测量的准确性。具体 测点的设置情况，如图３所示。 技术人员也共同参与膜结构方案的设计。究其原因，主要是 由于建筑体型边界形式对膜结构的应用有所制约。 ３－３膜结构对安装施工技术的要求较高 为了使ＥＴＦＥ膜能够很好得与建筑的安装体型边界相 图３膜结构单元测点 结合。在进行膜体张拉施工时，首先要在膜材及其连接对应 位置做出标记，张拉时要使ＥＴＦＥ与对应连接部位上的标 ３．５外界环境因素对ＥＴＦ’Ｅ材料性能的影响 在一般情况下Ｅ Ｉ 膜材的应变随着温度的升高而升 高，而弹性模量随着温度的升高而降低。在我国北方冬季和 南方夏季，二者温差达６ｏ℃，即使在同一建设地点，其冬夏 温差也可能达到４０℃。所以膜材缩率应认真确定，设计时 应考虑工程建设地点的安装季节和气候条件。在初始状态 下，膜材的长度就会相差ｌ％，当安装边界固定时，长度相 记一一对应，然后均匀缓慢地进行张拉，并进行分段定位， 从而能够确保膜的张拉能够均匀得进行。与直线型边界相 比，膜在圆弧线型边界拉伸的过程当中，由于弧度的存在原 因．这样拉伸通常不是沿着弧线本身而是沿着切线方向的， 容易导致膜张拉不到位［４１。而且由于ＥｒＩ１ＦＥ膜的断裂延伸率 是很高的，即使将ＥＴＦＥ膜最终拉到了边界连接部位，也有 可能在连接端部位置出现超张拉现象．甚至会导致膜角被 差ｌ％．将会使膜面造成明显的松弛，其松弛曲面的矢跨比 达到约６％ 。从这个角度来讲。单层ＥＴＦＥ的跨度不宜太 拉破。因此，ＥＴＦＥ膜结构的现场安装，必须要对ＥＴＦＥ膜材 料的特性以及膜材的安装施工工艺充分的了解。制定出正 大。边界考虑做成可调式，必要时可进行二次张拉，或者采 用气枕式。通过气枕内的气体压力使膜面始终处于较为理 想的状态。 ３．６ ＥＴＦＥ膜材料与其他膜材的连接节点处理 确合理的安装施工方案，否则，无论膜结构的设计方案和加 工生产环节有多么完善。还是有可能会给工程带来质量问 题。 由于不同材质的膜材之间是无法通过熔接的方法进行 （下转第７３页） ３．４膜结构对安装连接主体结构要求高 江苏建筑 ２０１１年第４期（总第１４２期） 局部夹粉质粘土，场地普遍分布，该层未揭穿，最大控制厚 度７．４０ ｍ。 ７３ 层碾压６遍～８遍．实测压实系数０．９４～０．９５。 ④地坪为２００ ｍｍ厚混凝土内配双层双向钢筋网。 此方法应按如下顺序进行施工：工程桩完成、截桩完 成一原回填土碾压一测量地面标高测定回填土厚度－－－－ｋ承台 施工一灰土回填及碾压一基础梁施工一地坪垫层施工。 工程建设中．对软土地基采取以下加固方法： （１）对于要求较高工业厂房，地坪使用荷载较大，一般 在２０ ｋＮ／ｍ２～５０ ｋＮ／ｍ２，设计采用水泥土搅拌对地下软土进 行加固。设计桩径５００ ｍｍ，桩距１．５０ ｍ，桩长６．００ ｍ一 （４）对橡皮土的处理 对于地基土质出现粘性土时，这种土一般含有较多水 １２．００ ｎｌ不等，桩端进入至④层粉砂层，水泥强度等级３２．５ 级，水灰比０．４５，掺入比１５％，经检测，桩身水泥土无侧限抗 压强度值为１．ｏｏ ＭＰ １．１６ ＭＰａ。 （２）对于一般辅助厂房，设计采用换填法进行软土地基 加固．具体方法如下： 分，经过夯碾以后，就会形成橡皮土。因此，要采用其它办法 进行处理，如进行晾槽或使用石灰粉等办法，使得土质中含 水量有效降低。或将其全部挖除，回填相应的砂土。 （５）对水塘的处理 对于地基出现水塘时，一般水塘底部积有大量淤泥，应 先进行排水后抛石挤淤。石块大小在３０ ｃｒｆｌ～５０ ＣＩＩＩ之间，同 ①对①层素填土进行挖除，且挖至②层淤泥质粉质粘 土层表层。平均深度约１．５０ ｍ，局部暗塘处挖深至２．５０ １１１～ ３．００ ｍ。 时用级配碎石大块在缝隙内进行填筑，挤出淤泥并及时清 除。如果抛填深度大于３ ｒｌｌ，块石厚度控制在４０ ｃｍ一８０ ｃｍ 左右，然后利用级配砂石、灰土或粘土分层回填密实。 ４结束语 ②暗塘处用块石抛填基坑顶面，石块大小在３０ ｃｍ～ ５０ ｃｍ之间。 ③铺垫块石３０ ｃｍ～４０ ｃｍ厚，尖头朝下挤压排放，并铺 设级配石料。 通过对软土地基的处理，改良各种不良地基。满足各种 不同建筑的需要。在软土地基处理的时候。要结合场地地基 ④素土回填，８卜１５ ｔ压路机碾压６遍～８遍，按３００ ｍｍ分层碾压．实测压实系数０．９４加．９５（素土应控制含水量 在２０％左右，有机含量在５％以内，含水量高时应进行晾 晒）。 土的组成及力学性质等实际情况，采用不同的处理方法，同 时还应通过建筑物设计进行结构和构造有效控制．减少建 筑物不均匀沉降，保证工程建设的质量，取得良好的经济效 益和社会效益。 参考文献 ⑤地坪为２００ ｍｍ厚混凝土内配双层双向钢筋网。 （３）对于生活配套建筑，地坪使用荷载较小。一般在 ３ ｋＮ／ｍ２￣４ ｋＮ／ｍ２，采用浅层处理进行加固，主要方法是： 【１】孙更生，郑大同．软土地基与地下－ｘ．－￣ｔｔＭ］．中国建筑工业 出版社．１９８４． ①原状地面清除植被杂草等有机物。 ②８ ｔ～１５ ｔ压路机碾压６遍一８遍。 ③用２：８灰土回填至一０．３０ ｍ，按３００ ｍｍ分层碾压，每 （上接第４７页） 连接的，可采用铝挤型压板连接，将不同膜材挤压住，施工 中要小心角落部位。减小因膜材焊缝位置厚度不等而造成 挤压板不能够压接紧密，从而导致渗水的可能。另一种方式 是将不同膜材的边界设计成不同的内外位置或不同高度． 从而分别对它们进行防水处理。此外，通过进行试验来验证 【２］ 沈杰．地基基础设计手册【Ｍ】．上海科学技术出版社， １９８８． 噪声；机械外力会对膜面造成损坏等。这些问题都会对 ＥⅡ１Ｅ膜结构的发展和应用产生制约。希望通过本文对 ＥＴＦＥ膜结构在安装施工过程中存在问题的分析．使膜结构 施工企业有所了解。在大力提倡节能减排和倡导绿色节能 建筑的今天，相信ＥＴＦＥ膜结构今后必将会更快、更加成熟 得发展和．繁 起来 工程中节点方式的可行性也是很好的 方法。． ４结语 参考文献 做为一种新型结构形式，ＥＴＦ＇Ｅ膜结构在国内已逐渐被 广泛的应用，从国家游泳馆（水立方）膜结构工程到现阶段 【１】胥传喜．张力膜结构的全过程集成分析及其策略研究 【Ｊ】．空间结构，１９９８，４（４）：３４￣３８． ［２】李颖，杨庆山．张拉膜结构的施工方法和施工分析［Ｊ】．工 程设计与计算．２００４． 高速铁路车站交通枢纽等工程中都能见到它的身影。然而 由于它在国内的应用研究的时间有限。在施工安装环节里 还有很多的问题有待深入分析和研究，如其材料属可燃材 料：充气膜结构要不断充气保护气垫内压，当遇到台风或积 雪等情况时如果电力出现故障，气垫内压力不断降低，会影 响结构安全；对应急及充气用的有关机械与电气设备，要经 【３］ 向阳，许晶，薛素铎，等．气枕式ＥＴＦＥ膜结构的初始形态 分析［Ｊ］。建筑结构，２００６，３６． ［４］李中立．张拉膜结构全过程分析及实验验证【Ｄ】：［博士学 位论文１．天津：天津大学，１９９７． 常维护保养。一次性投资和使用过程中维护费用高；夏天由 于外辐射热易透过。空调能量消耗大；屋面在大雨时会产生 ［５】黄萍．高性能含氟聚合物ＥＴＦＥ建筑用薄膜［Ｊ】．新材料 产业，２００６（１１：５５—５９．
