盐海神汤膜结构工程技术方案研究

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摘要：随着我国科技的快速发展，膜结构在建筑方面也得到了广泛的应用，本文首先介绍了天乐城盐海神汤项目，接着对膜结构系统的设计以及其施工技术方案进行了分析说明。

关键词：盐海神汤；膜结构；施工技术

中图分类号： TU74文献标识码：A 文章编号：

一、天乐城盐海神汤项目简介

1、盐海神汤项目介绍

天乐城盐海神汤项目，位于山东省泰安市岱岳区石膏工业园区内，紧邻104省道。本项目建筑面积约6000平方米，建筑高度15.5米，包含盐水漂浮体验馆、水疗养生馆、红花浴、黑泥疗等二十余项养生保健理疗项目。项目充分利用了泰山盐化工丰富的卤水资源，倾力打造具有放松身心、舒缓减压等理疗效果的“人造盐海”。

2、膜结构简介

该项目使用了PCV充气膜结构，该结构是通过压力控制系统向膜内充气，是内部产生一定的预张应力，使其成为结构稳定、简洁实用的充气式膜结构体系。外膜材料采用美国seman 8028品牌产品，膜材幅宽1.8米，投影面积4059平方米，膜顶部最大设计高度15m，膜内容积约4万立方米。

二、膜结构系统设计说明

1、气膜主体

1）外膜材料采用美国seman 8028品牌产品，膜材幅宽1.8米，厂家质保10年，该材料具有高强、自洁、耐久、耐火等特点。

2）气膜主体规格尺寸：99米(长)*41米（宽）*15米（高）。

2、机械单元成套设备

1）能够满足自动控制的具体要求

配备手动调压和自动调压两种调压方式，手动调压是通过触摸屏和PLC的内部程序来实现；自动调压是通过压差传感器和PLC的内部程序来实现。

2）程序设计的安全性：(第一道安全保障)

密闭空间内恒压控制，通过触摸屏将密闭空间压力值设定为D（280Pa-可抗12级风），1.当压力高时，风机降频运行；2.当压力低时，风机工频运行；3.当压力为设定值D的值域范围时（值域范围：D±10Pa），风机保持当前频率运行。

3）硬件设备的安全性：（第二道安全保障，只有当第一道安全保障失效时才会激活）

4）运行模式的安全性：每套系统设置变频运行、工频运行两种模式，变频发生故障，工频启动；工频发生故障，变频运行。

5）配备声光报警装置。

6）通道采用双重电气互锁设计，能够完全保障密闭空间的安全特性，智能控制：压力手动、自动调节智能控制，报警智能控制，显示操作画面智能控制。

3、主进门

1）旋转门2套，通道1套，满足人员和机具设备的进出需要。

2）本方案能够满足此项要求：（1）气密（2）开门执行器。

4、应急门

1）应急门5套，前方设置一道方便人员进出的旋转门。

2）能够满足此项要求：（1）专业气压平衡门。（2）材质为铝制内外门板，钢制门框。（3）易于开启和关闭，具有自动回弹功能，可自行关闭，密封良好，能够很好的维持膜内气压。

5、基础锚固系统

抗拔基础采用钢筋混凝土条形基础，基础顶面预埋铝合金铸件，铝合金铸件断面形式为U形，两侧为抗拔肋，与外膜连接简单，通过防腐木楔将膜面绳边固定，良好的气密性可有效阻止膜内空气的泄露，使气膜更加节能。铝合金铸件具有优越的抗老化、耐腐能力，与膜材连接时也不会损坏膜材，在实际工程中已得到良好运用。

三、膜结构施工技术方案分析

1编制说明及编制依据

1．编制说明

本施工组织设计为双层充气膜建筑工程安装方案。根据工程的实际情况的要求，确保工程质量、施工进度、施工安全，最终达到合格工程。

2.编制依据

2.1.基本技术条件和图纸资料。

2.2 国家有关规范、规程、技术标准等。

3.施工目标及承包范围

3.1. 施工目标：以安全施工为前提，按国家现行的有关规范、规定及膜结构技术规程进行施工，保证施工质量，确保施工工期，膜结构成品质量达到的合格标准。

3.2. 承包范围：气膜制品及通道门、设备安装、灯具安装等。

4.主要采用的新技术

本工程采用以欧美等发达国家同步的先进材料及工艺，以向室内密闭空间不断充气为主要手段，使其成为结构稳定、简洁实用的充气式膜结构体系，以抵抗不同工况的荷载；配有受力合理、技术先进的索网抗风结构体系；满足频繁开启、大尺寸红外自锁感应大门。

2膜结构工程概况

双层气膜建筑平面投影为长方形，长99米宽41米，投影面积4059平方米，膜顶部最大设计高度15m，膜内容积约4万立方米，该建筑物附属设备含2套通道门，5套应急门，2套旋转门，充气系统、照明系统、智能管理系统、变配电系统。

根据建设方的要求和场地的实际情况，结合充气膜结构体系的特点，经过反复论证和深入分析，最终确定建筑方案。下图为结构平立面图。

平面图

立面图

本建筑方案中，气膜四周边均与地面埋件直接连接，地面下部基础采用钢筋混凝土“倒T型”条形基础，基础底板宽度1.2米，顶部宽度0.5米；基础高度1.5米，顶面突出地坪高度0.45米，地下埋深1.05米。埋件采用预制铝合金槽铸件，精巧耐用，抗拉强度高，安装时只须将膜绳边埋入槽内，然后在槽内插入木楔块即可，操作简单实用。

索网中的钢索采用高强镀锌Φ16钢铰线。

膜裁剪热合均在工厂完成，为解决超大面积膜制作、运输及安装困难，设计将膜在工厂分块制作，最大块面积均在1000 m2左右，在现场用铝合金专用夹板将膜块连接成一个整体。

主通道供载重卡车和翻堆机同时出入，门体采用互锁型自动门；紧急出口设置2个，以备工作人员在使用过程中临时使用，或在有紧急事件发生时疏散人群采用。

设备控制室是充气膜建筑物的一个重要组成部分，考虑到本工程充气膜室内密闭空间容积约为8.5万m 3，初始充气时，利用3台鼓风设备对室内持续送风，使室内外形成一定的压力差，整个膜面逐渐鼓起至设计空间曲面。通常情况下，室内外压力差达到设定数值时，即可转换为2台鼓风设备低频运行，另外1台停止工作。如果因建筑物封闭不严或其他原因而出现漏气现象，导致室内压力亏损；或者当外界风速大于8m/s（约五级风）时，为使膜面有足够的刚度来维持其稳定状态，以抵御外部荷载的作用，室内压力会迅速加大，室内外压力差至少达到300Pa。这时通过安装在室内的压力传感器就会将检测到的压力值实时的传输到PLC控制系统，经其处理后通过变频控制器指令，调整鼓风设备的运行频率，迅速加大室内压力。在正常情况下，2台鼓风设备1备1用，24h转换一次，可有效降低设备的有形损耗。工程的充气自控系统是由两台鼓风设备、压力传感器、PLC控制系统、发电机组、配电控制柜及报警系统组成，是充气膜结构的“大脑中枢”，保证充气自控系统的良好运行，对整个充气膜结构有着重要的意义。

3施工技术方案

1.气膜结构的安装

1.1 安装总体思路

平整场地，在安装区域铺设铺地膜，在铺地膜上按设计图纸将膜单元整体展开；现场连接夹板链条，将膜单元连成一整体；连接索网，并固定；确认膜面完全密闭后，启动自动控制通风系统及备用风机对膜结构进行充气，直到膜面达到设计形状为止。

1.2 安装工艺流程

安装前期准备土建预埋件复测验收自控设备安装充气膜边界安装主出入大门、紧急门安装下压索网安装膜充气膜面清理清理现场竣工验收

1.3安装步骤

1.3.1检查预埋件位置，确保准确无误；

1.3.2将场地清理干净，展开铺地保护膜；

1.3.3将各膜单元大包按顺序放置在铺地保护膜上，根据包装上的标识方向打开膜单元；

1.3.4通过夹板链将膜单元连接；局部穿膜边角处夹板，便于大绳拉结；

1.3.5连接并固定下压索网体系；

1.3.6将安装膜面的手工工具分发到班组。手工工具包括人力钳、扳手、羊角锤、美工刀及带安全提钩的工具袋

1.3.7将铝合金夹板、螺栓、止水橡胶带等按顺序依次安装在膜面四边上，安装过程中应做到：螺栓无漏拧、欠拧，止水橡胶带排放平整，不间断，无起拱；

1.3.8 通过自动控制系统对膜结构充气；

1.3.9膜结构自检，安装结束.

2、自动控制设备系统的安装

2.1图纸设计

根据现场工艺设计风机柜体尺寸，设计电气原理图。

2.2前期准备

依据设计加工风机箱，依据电气图纸装配PLC、变频柜，设计工艺程序。采购充气风机、发电机组，对所有电气设备进行系统调试。

2.3现场安装

先期将电气成套设备运送到现场，清理设备摆放空间，使用吊车将电气设备就位，然后进行固定，电气接线，风口对接。仪表设备就位， 电气检查，最后进行通电测试。测试完毕，等待充气。

3、气膜出入口系统的安装

3.1工程准备

设计尺寸，焊接预埋件，加工门体，门框就位。调试门锁，安装防爆观察窗。

3.2现场安装

安装工艺流程：安装前期准备门体就位气膜充气成形焊接预埋连接气膜加强片调整门体形状调试门的功能调试门的气密性撕开膜体粘扣，验收使用。

结语

充气膜结构是轻型空间结构的一个重要分支，在建造过程中没有湿作业、没有扬尘、没有施工噪音、没有对环境任何污染，充气膜全部材料均可回收再利用，在使用寿命终止后不形成任何建筑垃圾。同时膜结构具有丰富多彩的造型、优异的建筑特性、结构特性、和适宜的经济型等其他传统建筑无法比拟的优势，具有广阔的应用前景。

参考文献：

[1]陈务军．膜结构工程设计：中国建筑工业出版社，2006年