
膜结构体育场以其独特的大跨度、轻盈美观、自然采光等优点,在现代体育建筑中应用越来越广泛。其建设过程涉及多个专业领域,技术复杂,精度要求高。以下是膜结构体育场建设的重点环节和注意事项:
- 奠定成功基础找形分析: 核心重点: 确定膜材在预张力作用下的稳定、高效、美观的空间曲面形态。 关键点: 需通过复杂的非线性有限元分析软件进行精确计算,确保形态满足排水(避免积水袋)、抗风(减小风荷载)、美观、以及结构效率的要求。找形结果直接影响后续所有环节。
- 荷载分析: 核心重点: 准确计算结构在各种工况下(自重、预张力、风荷载、雪荷载、温度变化、地震作用等)的内力和变形。 关键点: 风荷载是关键控制因素,需进行风洞试验或可靠的CFD模拟来确定风压分布,特别是对于复杂体型或风环境敏感场地。雪荷载需考虑积雪分布的不均匀性。温度效应(热胀冷缩)对张拉膜结构影响显著。
- 裁剪设计: 核心重点: 将三维空间曲面精确展开为二维平面膜片(裁剪片)。 关键点: 考虑膜材的双向受力特性、经纬向性能差异、预张力引起的应变补偿(补偿值计算)、焊缝位置和宽度、美观条纹走向等。裁剪精度直接影响现场安装的张拉效果和外观。
- 节点与边界设计: 核心重点: 设计安全可靠、传力清晰、便于调节和安装的连接节点(膜角节点、膜边节点、脊谷索节点、膜与刚性边界连接节点等)和边界条件(基础锚固、周边结构连接)。 关键点: 节点是结构安全的关键,需精细设计并考虑加工安装误差的调节能力(如长圆孔、调节螺杆)、防腐(尤其不同金属接触)、排水(避免节点积水)、维护便利性。边界条件的刚度和位移控制至关重要。
- 排水设计: 核心重点: 确保屋面雨水能快速、顺畅地排走,避免局部积水。 关键点: 找形阶段就需优化曲面曲率(保证最小坡度),合理设置排水路径(谷索引导、导水板)、天沟、落水管系统。需考虑极端降雨情况。
- 品质与性能的保障膜材选择: 核心重点: 根据项目要求(耐久性、防火性、自洁性、透光率、颜色、预算等)选择合适的膜材类型(PTFE、PVC、ETFE等)和等级。 关键点: 耐久性与耐候性: 抗紫外线、抗老化能力(通常要求25年以上)。 防火性能: 满足建筑规范要求(B1级或A级不燃)。 力学性能: 抗拉强度、撕裂强度、弹性模量等。 自洁性: 减少维护成本(PTFE、ETFE自洁性优异)。 透光性: 影响室内采光和能耗(ETFE透光率最高)。 供应商资质与经验: 选择国际(法拉利、海德斯、米乐、杜肯膜材)或国内知名、有大型项目经验的膜材品牌(迈博M21,吾悦膜材、汇锋膜材)。
- 索材选择: 核心重点: 选择高强、耐腐蚀的钢索(不锈钢索、镀锌钢绞线包PE等)。 关键点: 强度等级、弹性模量、防腐处理方式、锚具匹配性、疲劳性能。
- 钢结构选择: 核心重点: 支撑膜面的主次钢结构(桅杆、拱、环梁、网壳等)。 关键点: 材料强度、稳定性设计(细长构件)、防腐防火处理(热浸镀锌、防火涂料)、加工和安装精度。油漆选择:环氧富锌,氟碳油漆。

- 膜片裁剪与热合: 核心重点: 严格按照裁剪图进行高精度裁剪,并使用专用热合设备进行焊接。 关键点: 环境控制: 恒温恒湿洁净车间,防止膜材变形和污染。 精度控制: 裁剪误差需控制在毫米级。 焊接质量: 焊缝强度(需达到母材强度的80%以上)、宽度均匀、密封性、外观平整。需进行严格的焊缝强度测试(剥离试验、剪切试验)。
- 标识与包装: 膜片清晰标识,包装运输过程防止损坏、污染、折叠压痕。 索具与节点加工: 核心重点: 精确加工钢索(定长、锚具压制)和金属节点构件。 关键点: 尺寸精度、防腐处理质量(如热浸镀锌)、焊缝质量(UT/MT检测)、调节机构的灵活性可靠性。
- 基础与支承结构施工: 核心重点: 确保基础、锚固点及支承钢结构的定位、标高、尺寸精度完全符合设计要求。 关键点: 预埋件位置精度是后续安装精度的基础,必须严格控制。钢结构安装需保证整体几何形态和节点坐标。
- 索网系统安装: 核心重点: 按顺序安装并初步张拉主次索,形成稳定的空间索网骨架。 关键点: 安装顺序(通常先主后次)、临时固定措施、初始张拉力的施加与控制(千斤顶+传感器)、几何形态监测。
- 膜面安装: 核心重点: 将膜片展开、就位,并临时固定在索网或边界结构上。 关键点: 展开策略: 制定详细的吊装和展开方案,避免膜材在地面拖拉磨损或高空撕裂。常采用“空中展开”或“地面展开+整体提升”法。
- 临时固定: 使用夹板、绳索等工具安全可靠地临时固定膜片边缘。 保护措施: 高空作业安全(安全带、安全网)、膜材保护(软质吊带、避免锐器划伤、防踩踏、恶劣天气停止作业)。
- 膜面张拉成形: 核心重点: 分阶段、对称、均匀地施加设计预张力,使膜材达到设计形态并具有足够的刚度。 关键点: 张拉顺序: 严格按设计规定的顺序(通常从中心向四周或按特定路径)进行张拉。
- 同步性: 对称位置需同步张拉,避免结构扭曲或膜面应力不均。