膜结构安装监理过程的要点控制研究

熊 凯

中交二航院工程咨询监理有限公司 湖北 武汉 430060

膜结构是一种新兴的建筑技术，是十多年前由国外引入的一种新的建筑技术，它有膨胀膜、张拉膜、张拉等多种类型。膜结构的造型设计、力学分析、裁剪设计工艺及膜成品的制作安装，支撑结构或构件的制作及安装工程等，都会牵扯到多种工程学科的交叉复合叠加，所以它对施工技术的要求很高，现场施工管理的难度也很大，对工人的技术水平也有很高的要求，对施工过程和施工条件也有严格的要求，对技术设备和现场管理人员的素质也有很高的要求。

1 膜结构概述

膜结构因其优良的特性，被广泛应用于各类体育馆、展览厅、大型停车场等建筑物；在这些材料中，膜结构的重量非常轻，通过一定的技术手段，可以让膜的内部产生应力，以形成一定的空间形态，并可以可靠地承载一定的外部荷载，因此可以构成一个美丽的空间结构，再加上一定的灯光效果，就可以构成一个美丽的膜结构。

2 膜结构的形式

2.1 张拉膜结构

该膜结构由膜材、钢索及支柱构成，它是利用钢索与支柱在膜材中施加张力，膜表面通过自身曲率变化来实现内外力平衡。它是一种形态上极强的可塑、结构上极具弹性的索膜建筑。按照张拉膜的构成，可将其划分为索网型、脊槽型和沟槽型等多种类型，并将其应用于实际工程中。因其对建筑的精确性、构造能力、表现形式等都有较高的要求，故报价比框架式薄膜结构稍高。

2.2 骨架膜结构

它是由钢质构件构成屋盖框架，然后将薄膜材料按照设计张紧的形式排列在框架上。框架系统具有良好的自平衡性和稳定性，而薄膜主体起到了维持的作用。薄膜自身的强力结构功能没有充分发挥出来，屋面形状较为简单，开口部分不容易受到制约，并具有较高的经济效益。形状有平面型、单面型、双曲型等，其中以马鞍型为代表。

2.3 充气膜结构

本发明涉及一种薄膜结构，它是一种封闭的气体膨胀空间，并设有一种气体膨胀器来保持薄膜内部压力，使薄膜材料在内部压力下受到拉力，从而构成按设计要求的曲面。因利使用气压来支撑和钢索作为辅助材料，不需要任何梁、柱支撑，可以获得更大的空间，可以快速进行施工，具有较高的经济效益。但是，需要保持24小时的送风机运行和进行日常的维修管理。

3 膜结构构件安装方案

3.1 施工准备

按照项目的要求，在建筑工地上建立一个大约50平方米的临时库房，用来存放薄膜主体和薄膜结构的硬件零件、薄膜安装工具等，薄膜库房不能和其他库房混在一起。

薄膜在运到工地后，会被立即卸下，存放在一个特殊的仓库中，由于薄膜表面有一个特殊的木质包装盒，卸下后，不能打开箱子，否则会对薄膜造成损伤，当薄膜开始工作时，再把薄膜从箱子中拿出来，并按照工作范围摆放好。

货物运抵场地后，应指定一名人员在场地上当班，并对现场的库房进行管理，确保货物完好无缺。

3.2 现场施工

3.2.1 材料进场

（1）对进入工地的物料，监理工程师都要进行物料检验；（2）物料检验的主要内容为：检验薄膜本体的品质，按照物料清单对薄膜本体进行数量、标识和安装位置的检验；（3）监理工程师应检查薄膜本体和零件的出厂报告，产品质量保证书，测试报告，种类，规格，颜色，数量等。对材料库进行检验，生成材料入厂质量检验报告；（4）在验收过程中，如发现资料有错误或疏漏，及时告知建设主管，并组织纠正；（5）在每个跨膜表面的施工之前，必须搭建起架空平台，搭建平台所用的主要材料为脚手管和九块卡盘，按照施工技术要求，搭建起架空平台，并将其搭建在距离薄膜表面最远的地方；（6）由于每个单元都是一片薄膜，所以按照薄膜的排列方式，薄膜可以被直接安放在钢架上，但在安放之前，需要在钢架上覆盖一层薄薄的薄膜，以保护薄膜。

3.2.2 登高脚手

（1）在施工现场，在施工过程中，必须先搭好登高的脚手架，将施工的脚手架与钢架的施工方法相同；（2）攀登式脚手架在安装过程中，必须与主楼紧密连接。在施工过程中，可以依据场地条件进行调整；（3）施工作业平台，在钢架上的隔板安装过程中，需设置作业脚手。平台的顶部要比设置的平面低，宽度不少于2m，并且要在平台的外部设置有安全保护的扶手；（4）在搭建脚手架和拉起安全绳时，所有与钢架相连接的物品都要用棉花垫起来，以避免破坏钢架的外表涂料；（5）在平台搭建完毕后，在其周围都要安装安全保护护栏，并在工作平台的表面上要用竹篱笆完全覆盖；（6）脚手架安装完毕后，必须有专业的安检员进行安全检验，通过检验并上架后方可投入使用；（7）按照《建筑施工普通脚手架安全技术规定（试行）》和《筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》中的要求，对脚手平台进行安装和验收。

3.2.3 辅助绳网的安装

在薄膜表面的铺展和铺展之前，需要在薄膜表面的安放上一张绳网布，作为薄膜表面的暂时软性支撑，以保证薄膜表面不会跌落、滑落，造成损伤；薄膜装置所用的绳网，通常选用14号腈纶绳，按照项目的跨度和薄膜装置的尺寸，在项目中，每隔2m设置一条连接绳，在竖直方向上设置一条连接绳[1]。用拉线机拉紧网绳，并用竖直连接绳来保证网绳的稳定性，使网绳不会移动，以确保薄膜表面的施工安全；在安装时，要小心与拉丝机之间的间隔，以保证薄膜表面不会与拉丝机的锋利部分接触，造成薄膜表面的损坏。

3.2.4 膜面铺设

在将薄膜放置到作业台上之前，薄膜的升降计划需要经过校核；薄膜的外表品质应不能有破损，不能有明显的折痕，不能有难于清理的灰尘，不能有明显的颜色变化；螺栓，衬垫，铝合金，不锈钢压条，没有被拉伸，没有被腐蚀。钢索和锚固装置没有被镀层损坏和腐蚀，钢索没有被污染；胶片上的固定卡盘，在安装之前，应进行倒角和研磨，不得有锋利的棱角；螺钉不得飞刺，与膜片接触的所有金属部件不得有锋利的边角；在下一道工序或邻近项目开工前，需对已完工的膜结构进行保护，以避免损伤[2]。在没有有效的防护措施的情况下，禁止在薄膜周围2m范围内进行焊接和切割；按照薄膜表面的安装需要，将一定量的薄膜表面固定材料与暂时的拉伸工具一起设置。薄膜表面的固定材料和临时性张拉工具，主要有：特殊的铝条、薄膜表面的螺旋夹子、拉条、钢丝绳、绳紧器、紧固器、大力器、尼龙等；向每一组人员发放用于薄膜本体的手动工具，包括强力钳、套筒扳手和带有保险钩的工具。

3.2.5 膜面就位

在现场堆放场地的平坦地面上，将薄膜包装箱的顶部和侧面板拆卸下来；按照隔膜表面的安装点位置，与隔膜本体装配图和隔膜盒内部的施工图纸相一致，以确定隔膜的数量；膜布外面有一层很厚的毛毯，将整个膜身都用毛毯包好，再用钢索系紧，再用主梁将膜布固定到膜面放置的台子上。

3.3 膜布展开、安装

3.3.1 膜面展开必备条件

收听气象报告，当日的风向不超过5级（8.2m/s），并且没有特别严重的下雨天；按施工组织设计进行索网拉设；在展开薄膜之前，必须将固定好的平板安装在每一张薄膜上，每一张薄膜之间的距离不得超过2m，并按照薄膜结构的长度，对每一张薄膜的中心距离进行调节，每一张薄膜的螺栓和螺母都必须拧紧到位[3]。薄膜结构的安装，需在薄膜表面设置攀岩用的安全网，工作人员需佩戴安全带，施工时，工人在薄膜表面走动时，必须穿着软底的鞋子，不能佩戴挂锁等硬性物品；钢结构的安装，以及薄膜支架的安装，都要达到设计的标准。

3.3.2 膜面安装

（1）将薄膜放在台子上，将薄膜横向铺开，一边铺开薄膜，一边将特殊的铝条安装上去，然后将薄膜的边缘缓缓穿过已经铺好的铝条的孔洞，再利用手提吊车和拉绳装置，将薄膜从钢架的一端缓缓拉到另一端，直至完全固定。（2）a.在拉制薄膜时，必须有专门的人员进行统一的操作指导；b.确定薄膜织物的任意部分都不与钢结构接触；c.确保操作员的拖动速度同步；d.由专业的技术员进行跟进和指导。（3）在卷膜过程中，要时刻注意卷膜的外表品质，如有破损、挂线及无法清理的污渍，应立即告知相关人员。（4）调节薄膜时，应将薄膜的中心和钢架的中心对齐，再对薄膜的边缘进行定位。（5）在安装隔膜时，操作者的手套应清洁，无油污；鞋面要有软底胶；安放工具箱时必须平放，必须保证在使用时是安全和可控的。小型设备应放在工具箱中，隔膜面安装完毕，确保隔膜不破，隔膜面不受污染。（6）安装反绳网，在薄膜拖动完毕后，为了避免风力对薄膜表面造成损伤，必须在第一时间安装反绳网，在拉线上，每4m一根弦，每一根弦上都有一根。

3.3.3 膜面的张拉

（1）在隔膜表面安装完毕后，可以开始对隔膜表面进行张拉。为了避免永久性锚杆的损坏，在薄膜表面可以使用张拉的临时锚杆。首先用钢索夹具将隔板拉紧，当调整螺钉稍有松懈时，再将螺钉拉紧。如法炮制。当拉绳装置的张拉力不能达到要求时，可采用扳钳对暂时张拉螺钉进行直接调节。（2）通过对张拉冲程、张拉力进行数字控制，实现对薄膜表面张拉应力的控制。有经验的施工人员，可以在薄膜上敲打，由薄膜的响声，并与张拉冲程、张拉力值相比较，来判断张拉是否满足设计要求。还可以使用薄膜表面的特殊应力测量仪，该测量仪能够精确地反映薄膜表面的经纬方向的应力，在多个工程的实践中，将其与安装指南所给出的理论数据进行比较，其精度非常高。

4 工程概况

临时污染物库结构形式为骨架支承式膜结构，双层膜结构中间加岩棉保温材料。膜面积共3450㎡（包括内外双层膜材），建筑面积989.59㎡，仓库宽24m纵深40m檐高4m，如图1所示。

图1 膜结构安装图

4.1 进场膜料监理要求

该项目对聚氯乙烯薄膜的服役寿命（20年）和自清洁性能（PVDF）提出了很高的自清洁性能，目前，聚氯乙烯薄膜的自清洁性能主要由二氧化钛（TiO2）和聚偏氟乙烯（PVDF）两种薄膜来完成。该项目所采用的薄膜材料，是德国卡斯蒂诺公司所制造，并由总包方委托有资格和经验的厂家对其进行切割和加工。由于加工厂离得比较远，所以不能在现场进行监管，因此，为了保证膜材的加工品质，监理工程师要对进场的质量进行严格的管控。部件进场后，要对其进行外观质量以及各种规格和几何尺寸的检查，要对进场的薄膜材料进行全面的检查，并对相关的质量证明材料进行审核。

薄膜的品质，应该检查它的单位重量，厚度，机械性能，和阻燃性能，其中包括它的耐候性能。

薄膜表面的制造，薄膜表面的几何形状的检验，需要在薄膜加工车间进行。加工完毕后，将薄膜的一面进行了包装和折叠。运到施工现场展开后，要注意对膜材的编号、方向、接缝的质量进行检查。在安装的时候，必须要有现场的施工人员，要有责任心，要有监督，要注意薄膜表面有没有刮痕、损坏，一旦发现薄膜表面有损坏、有刮痕，就要及时与薄膜的供应商联系，对薄膜进行替换、修复。

钢铁、焊料、接头、焊珠、螺钉、密封条、圆锥、套管、金属模压模板等应符合《钢结构工程施工质量验收规范》中GB50205-2020的相关要求。监理工程师应当根据国家相关标准和设计图纸的相关要求，对产品的质量证明文件、合格证和检测报告等进行见证和取样，并进行复验。

根据规范对杆件进行目测（5项）、焊缝强度及NDT（20%）等试验。

防腐蚀、阻燃性涂层应符合现行国家规定，并符合设计规范。

用单轴拉伸、加压的方法，对两种不同类型的球状焊缝的焊缝进行了焊缝的力学性能试验；采用球头螺栓连接，球头螺栓连接处的最大螺栓孔径为球头螺栓连接处，进行了抗拉强度试验。

对高强度螺钉进行机械特性试验（强度、硬度、截面收缩）；球，封口，锥头，套管等通常进行化学成分分析）。

其他涉及钢结构的其他材料，也必须符合目前的国家规定。

4.2 工程设计图纸

由工程监理部门及时获取设计图及相关的设计文档，在主管的带领下，让相关人员参与到对设计图的研读和审查中，使其了解到建筑设计图及有关技术规范的要求，并对其进行熟练的操作。

知道薄膜结构的安装规格，尺寸，位置和安装方法。

掌握在实际工程中使用的底板和主要节点的大样图。

对设计图进行会审，如果对建筑图有不同的看法，要立即报告给建筑公司，由设计公司组织建筑图会审，使建筑图更好地完成。

在工程建设中，如有技术上的问题，须立即向甲方汇报，之后施工方提交相应的设计建议。

5 结语

综上所述，在国内，膜结构的施工安装在不断升温，随着国内体育场、展览馆、文化馆等建筑的不断发展，对膜结构的需求越来越多，对高性能膜结构的施工技术也带来了一定的挑战，只有在施工过程中，不断地摸索，不断地进行精细化管理，特别是对膜结构进场至施工完成全过程实施的精细化监理、精细管控，才能为今后膜结构工程的施工监理提供良好的技术和管理方案，才能促进膜结构工程的可持续发展。