膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工

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范鵬濤，等：膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工

膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工＊

范鵬濤 楊慶山 譚鋒

（北京交通大學(xué)土建學(xué)院北京 １０００４４）

摘要 對(duì)兩個(gè)索膜工程的設(shè)計(jì)與施工過(guò)程進(jìn)行了論述，并對(duì)兩工程在施工過(guò)程度預(yù)應(yīng)力的施加方法上的差別進(jìn)

行了橫向比較：對(duì)于帳篷膜結(jié)構(gòu)而言，設(shè)計(jì)對(duì)結(jié)構(gòu)最終成功與否所起的作用更大，在誼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中膜與柱相連節(jié)

：

點(diǎn)的頇圈與環(huán)銷相分離的做法是創(chuàng)新之處；對(duì)于活動(dòng)鏈支座形式的膜結(jié)構(gòu)，施工所起的作用更大，施工方法是否正

確、預(yù)應(yīng)力施加與調(diào)整，對(duì)結(jié)構(gòu)的最終成型有至關(guān)重要的影響。

莢鍵詞 索膜結(jié)構(gòu) 固定支座 帳篷膜鍍支座 雙曲拋物面

ＤＥＳＩＧＮ ＡＮＤ ＣｏＮＳＴＲＵＣＴＩｏＮ ｏＦ ＭＥＭＢＲＡＮＥ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳ

Ｆａｎ Ｐｅｎｇｔａｏ Ｙａｎｇ Ｑｉｎｇｓｈａｎ Ｔａｎ Ｆｅｎｇ

（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ。Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００４４）

ＡＢＳＴＲＡＣＴ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｗｏ ｃａｂｌｅ－ｍｅｍｂｒａｎｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ａｒｅ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．Ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ，ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｉｎ

ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｅｓｔｒｅｓｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅｍ ａｒｅ ｃｏｍｐａｒｅｄ．Ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｏｎｉｃａｌ ｔｅｎｔ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｄｅｓｉｇｎ

ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｅｓ ｍｏｒｅ ｔｏ ｔｈｅ ｆｉｎａｌ ｓｕｃｃｅｓｓ ０ｆ ｔｈｉｓ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｅｓｔｒｅｓｓ，ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ， ｈｏｗｅｖｅｒ，ａｒｅ

ｍｏｒｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｔｏ ｔｈｅ ｓａｄｄｌｅ ｃａｂｌｅ．ｍｅｍｂｒａｎｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．

ＫＥＹ ＷＯＲＤＳ ｃａｂｌｅ—ｍｅｍｂｒａｎｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｆｉｘｅｄ ｂｅａｒｉｎｇ ｃｏｎｉｃａｌ ｔｅｎｔ ｈｉｎｇｅｄ ｂｅａｒｉｎｇ ｈｙｐｅｒｂｏｌｉｃ

ｐａｒａｂｏｌｏｉｄ

自１９９５年以來(lái)，薄膜結(jié)構(gòu)的應(yīng)用在我國(guó)可謂方 成剛性骨架，上覆膜材。

興未艾。大量的薄膜結(jié)構(gòu)，諸如建筑小品，小型建筑

１．１ 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

和體育場(chǎng)等在各地涌現(xiàn)；自１９９７年以來(lái)，國(guó)內(nèi)膜結(jié)

根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（ＧＢ ５０００９—２００１）

構(gòu)建筑更是平均每年以２０％的速度增長(zhǎng) ｊ，伴隨著

查得此地基本雪壓Ｓ０＝０．４０ ｋＮ／ｍ ；積雪分布系

“綠色建筑”、“生態(tài)建筑”口號(hào)的提出以及膜材性能

數(shù) ＝１．０（對(duì)于易產(chǎn)生雪兜現(xiàn)象的結(jié)構(gòu)形式還要

的不斷提高、新的索膜結(jié)構(gòu)形式和相關(guān)技術(shù)的不斷

考慮乘１．５的增大系數(shù)）；基本風(fēng)壓 ＝０．５５

發(fā)展，索膜結(jié)構(gòu)這種建筑形式有了越來(lái)越多的展示

ｋＮ／ｍ０；風(fēng)振系數(shù)盧 ＝１．６；風(fēng)荷載體型系數(shù) 取

空間和舞臺(tái)。

±１．３和±０．７（由于膜布對(duì)風(fēng)有過(guò)敏反應(yīng)，風(fēng)荷載

膜結(jié)構(gòu)在我國(guó)由于使用時(shí)間較短，設(shè)計(jì)和施工

體型系數(shù)取了正負(fù)號(hào)）；風(fēng)壓高度變化系數(shù) ：

經(jīng)驗(yàn)不足。本文介紹作者參與設(shè)計(jì)、施工的兩個(gè)比

１．０。計(jì)算得到雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值Ｓｋ＝０．４０ ｋＮ／ｍ２，風(fēng)荷

較具有代表性的索膜結(jié)構(gòu)。這兩處索膜結(jié)構(gòu)分別是

載標(biāo)準(zhǔn)值ＷＫ＝±１．１４ ｋＮ／ｍ （±０．６２ ｋＮ／ｍ ）。

某公園的索膜結(jié)構(gòu)和某地的一處建筑小品。前者采

在考慮恒荷載、風(fēng)荷載和雪荷載的最不利效應(yīng)

用的是固定支座節(jié)點(diǎn)形式的帳篷膜結(jié)構(gòu) ２ ；后者則

組合的基礎(chǔ)上分別對(duì)鋼結(jié)構(gòu)、索、地腳螺栓等連接構(gòu)

是屬于鉸支座節(jié)點(diǎn)（活動(dòng)柱）的雙曲拋物面形式膜結(jié)

件以及基礎(chǔ)尺寸進(jìn)行了驗(yàn)算，并對(duì)各構(gòu)件進(jìn)行合理

構(gòu)。這兩種支座形式的不同也很大程度上決定了兩

優(yōu)化。最終鋼構(gòu)件立柱選用巾２１９×６鋼管，橫梁選

者的施工過(guò)程及預(yù)應(yīng)力的施加方法上的差別。

用巾１２１ Ｘ ６鋼管，撐桿均選用＋７６×６鋼管。膜材選

用米樂(lè)９００型，膜材焊接采用加背貼條對(duì)接焊，焊接

１ 固定支座形式的帳篷膜結(jié)構(gòu)

寬度為６０ｍｍ。膜材邊索取巾６ Ｘ １ ９抗拉強(qiáng)度為

該結(jié)構(gòu)由四個(gè)完全相同的獨(dú)立類錐型懸鏈面單

＊國(guó)家自然科學(xué)基金資助重點(diǎn)項(xiàng)目（編號(hào)：５０３３８０１０）：

元（帳篷膜單元【。 ）組成，如圖１所示，總投影面積

第一作者：范鵬濤男 １９７６年１１出生碩士研究生

收稿日期：２００５—１０—１４

１００ｍＺ。每個(gè)單元均由立柱、橫梁、橫撐以及斜撐組

ｔｅｅ１ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．２００６（１），Ｖｏ１．２１，Ｎｏ．８４