膜结构施工和实际应用中存在问题的研究

　摘要

:本文首先介绍了膜结构工程应用状况以及发展,接着阐述了膜结构施工和应用问题研

究的意义

,最后通过对膜结构在施工和实际应用中存在问题的分析研究,为膜结构施工应用等

问题的进一步研究提供了借鉴。
　　关键词

:膜结构 实际应用 施工问题

　　

1 膜结构应用及发展

　　在倡导发展低碳节能和绿色智能建筑的今天

,集力学、精细化工等为一体,建筑与结构完

美结合的结构体系

—— 膜结构,已发展成为本世纪最具代表性的建筑结构形式。它是从 20 世

纪中期逐步发展起来的

,而最早的膜结构则是 1967 年在加拿大蒙特利尔展览会上的德国馆

[1]。20 世纪末,欧洲将膜材用作建筑屋面材料,被应用于植物园、动物园及游泳馆等建筑中。膜
结构建筑的开发与应用

,可以摆脱对钢材、木材、混凝土等传统材料的依赖,为建筑带来一场新

的革命

[2]。由于它具有高透光性,和处于含氯消毒剂、温暖潮湿、强紫外线照射等诸多恶劣环

境下的良好的耐久性能的表现

,已被应用于工业、商业等建筑领域里。此外配合 LED 灯的组

合照明设计的运用

,可营造出建筑极其丰富的光环境外观形态,达到很好的视觉效果,也是其

他建筑材料所很难实现的。
　　

2 膜结构施工和应用问题研究的意义

　　膜结构主要的研究方面有膜单元的制作和加工

,膜材的性能及对结构作用的分析,膜结构

的动力特性研究

,膜结构褶皱处理和安装施工方法及预应力的施加等。对于一个成功的建筑

而言

,除了前期建造成本需进行控制之外,更为重要的在后期使用运行费用成本。鉴于此点,在

施工快捷、节能等方面有诸多优点膜结构的优势便不言而喻。膜材具有多方面良好的热工性
能

,决定了它多被应用在建筑的外围护结构部分,为建筑提供符合要求的室内卫生环境[3],同

时再配以良好的建筑运行管理措施

,便可降低建筑的使用运行成本。膜材还能够直接与钢结

构等结构组合运用为承重结构

,这就为大跨度、大空间绿色建筑的成熟运用起到了不可忽视

的推动作用。在倡导绿色环保、节能低碳生活的今天

,膜结构在这方面的作用及未来的发展无

疑将处于举足轻重的地位。
　　

3 膜结构施工和实际应用中的问题

　　

3.1 膜材的徐变和应力松弛

　　膜材在张拉成形后的一段时间内

,会产生徐变和松弛效应。膜材型号、荷载水平、荷载历

史以及边界支撑方式将对徐变与松弛产生影响

,一般膜结构预应力水平在 2～10kN/m,要求其

最低值不能使膜面在基本荷载组合

(风压,雪荷载)下出现局部松弛[4],在膜结构设计时需要仔

细考虑。通过模型和现场试验表明

,在一定荷载水平下,其在荷载初期徐变发展快,此后徐变逐

渐减小。膜材徐变快速发展期一般认为在

1h～9h,然后基本停止。

　　

3.2 膜结构正常使用及维护技术要求高

　　虽然薄膜本身有很高的抗拉强度

,但如果用尖锐的物体刻划很容易被破坏。一旦膜被破

坏

,需要及时进行补救。通常用专用的胶带贴补,如破损过大,则需重新安装,并且需要做好维修

和养护工作。对于气枕结构来说

,内压对整个气枕的影响是非常关键的,温度对气压的影响又

是非常的明显。所以在遇到温度骤降

,天气恶劣的情况下充气膜结构的承载能力会急剧下降。

如加拿大气承式的膜结构

B.C.大型运动场,它上部的 ETFE 薄膜的厚度为 1/30 英寸[5],在遭

受近一个月的冷空气、强风和大冰雹的袭击后于整个屋顶坍塌。