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PTFE膜結(jié)構(gòu)施工銀獎(jiǎng)|菲仕電機(jī)外立面PTFE網(wǎng)格膜結(jié)構(gòu)項(xiàng)目

時(shí)間:2020-03-23 00:26:19 瀏覽數(shù)：

項(xiàng)目名稱：寧波菲仕電機(jī)技術(shù)有限公司各類永磁伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)器生產(chǎn)項(xiàng)目膜結(jié)構(gòu)

建設(shè)地點(diǎn)：浙江省寧波市

竣工時(shí)間：2017年6月

獲獎(jiǎng)等級(jí)：施工銀獎(jiǎng)

獲獎(jiǎng)單位：寧波萬豪空間結(jié)構(gòu)工程有限公司

一、工程概況

寧波菲仕電機(jī)技術(shù)有限公司各類永磁伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)器生產(chǎn)項(xiàng)目—膜結(jié)構(gòu)工程項(xiàng)目位于寧波市北侖區(qū)小港裝備產(chǎn)業(yè)基地。工程總建筑面積約6000m2，地上一層網(wǎng)格立體高度為20.05米，主體鋼結(jié)構(gòu)采用管桁架結(jié)構(gòu)，連接節(jié)點(diǎn)由1500多個(gè)焊接空心球連接而成；表面覆蓋PTFE網(wǎng)格膜材，整體三角形膜單位劃分約3000個(gè)，鋼桿件7000多根形狀大小不一共同組成，表面凹凸起伏棱角分明形態(tài)各異，對(duì)于鋼管桿件空間定位精確拼裝提出很高的要求。表面所PTFE網(wǎng)格膜拉伸率非常小，因此對(duì)于膜布的精度控制，提出很高要求。其獨(dú)特的造型設(shè)計(jì).節(jié)點(diǎn)的多樣化，為寧波市北侖區(qū)小港裝備產(chǎn)業(yè)基地增添了一份色彩，成為了標(biāo)志性膜結(jié)構(gòu)建筑。

圖1 菲仕電機(jī)技術(shù)有限公司膜結(jié)構(gòu)工程

該工程由寧波萬豪空間結(jié)構(gòu)工程有限公司深化設(shè)計(jì)、制作及安裝，工程于2017年6月30日完工。

二、結(jié)構(gòu)體系

該工程為骨架式膜結(jié)構(gòu)，工程總建筑面積約6000m2，地上一層網(wǎng)格立體高度為20.05米。主體鋼結(jié)構(gòu)采用管桁架結(jié)構(gòu)，連接節(jié)點(diǎn)由1500多個(gè)焊接空心球連接而成；表面覆蓋PTFE網(wǎng)格膜材，整體三角形膜單位劃分約3000個(gè)，鋼桿件7000多根形狀大小不一共同組成。

圖2整體結(jié)構(gòu)單線軸側(cè)圖

三、技術(shù)措施

1. 本工程施工難點(diǎn)

業(yè)主要求現(xiàn)場(chǎng)交叉施工，作業(yè)面復(fù)雜、工期短；由于本工程的外形特殊，凹凸不一，形狀高低起伏較大，構(gòu)件節(jié)點(diǎn)匯交桿件多，采用普通的管管相貫節(jié)點(diǎn)根本無法滿足設(shè)計(jì)要求且達(dá)到“鉆石”般設(shè)計(jì)美感要求，因此我們深化設(shè)計(jì)過程中在這些節(jié)點(diǎn)處采用焊接空心球節(jié)點(diǎn)連接方式。該節(jié)點(diǎn)匯交4根桿件，桿件數(shù)量多、直徑小，其中最小桿件的直徑為89mm，節(jié)點(diǎn)的幾何形狀如圖3所示。該類型節(jié)點(diǎn)由于鋼管根部與球面相連，空心球表面為鋼管焊縫提供了更多的施焊空間，同時(shí)，這也是選擇焊接空心球作為固定焊縫使用的原因；

圖3 節(jié)點(diǎn)的幾何形狀

為滿足設(shè)計(jì)要求達(dá)到逾期視覺效果，將整體工程劃分為3000多個(gè)三角形膜單元，最小膜單位不足2平方米，單體膜單元較小，給施工加工增加較大困難；同時(shí)網(wǎng)格膜結(jié)構(gòu)不同與其他類型膜結(jié)構(gòu)，伸縮余量較小，因此對(duì)尺寸精準(zhǔn)度要求極高，稍有偏差極易造成膜面起皺，邊界超出設(shè)計(jì)值等系列問題，因此我們?cè)谑┕や摻Y(jié)構(gòu)進(jìn)場(chǎng)安裝的同時(shí)委派專職測(cè)量員全程采用全站儀對(duì)尺寸進(jìn)行監(jiān)控復(fù)核，確保每一根構(gòu)件尺寸控制在規(guī)范允許的誤差內(nèi)。

2. 總體安裝步驟

第一步：工廠將生產(chǎn)好的鋼結(jié)構(gòu)桿件運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)后，分門別類的堆放好，在空地上搭設(shè)拼接胎架。

第二步：將一跨區(qū)域內(nèi)的構(gòu)件在胎架上拼裝完成，做成一個(gè)整體。

第三步：將做好的一個(gè)單元焊縫打磨好，并補(bǔ)涂油漆。

第四布：將做好的單跨單元，用吊車吊裝固定到建筑物外立面。

第五步：吊裝好的單元之間的空缺處在高空散裝拼接。

第六步：在所有的鋼結(jié)構(gòu)上安裝所有PTFE網(wǎng)格膜。

3. 鋼結(jié)構(gòu)安裝施工過程

施工區(qū)域劃分：沿環(huán)形展館逆時(shí)針流水施工：A → B → C → D → E → F → G → H。

施工安裝步驟：預(yù)埋件測(cè)量及校正 → 預(yù)埋件鉸接耳板焊接 → 牛腿螺栓固定 → 主結(jié)構(gòu)吊裝 → 連接梁、斜撐吊裝 → 馬道安裝 → 膜結(jié)構(gòu)安裝。

施工安裝措施：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，使用塔吊吊裝依據(jù)已劃分施工區(qū)域，進(jìn)行流水施工；在塔吊無法吊裝的地方配置一臺(tái)QY25汽車起重機(jī)作為垂直吊裝及運(yùn)輸工具，進(jìn)行輔助吊裝；展館立面局部預(yù)埋件未預(yù)埋，需二次植筋，展館無外圈腳手架，施工過程中搭設(shè)臨時(shí)腳手架，二次植筋及牛腿固定。

4. 安裝方案總體構(gòu)想

本項(xiàng)目擬采用分類吊裝法，分類吊裝法的特點(diǎn)是施工內(nèi)容單一，準(zhǔn)備工作簡單，因而構(gòu)件吊裝的效率較高且便于管理，本次選用的塔吊滿足各類構(gòu)件吊裝，塔吊無法吊裝的地方則選用起重機(jī)，起重機(jī)的行駛路線按單向吊裝法，這種路線方法工效高。依據(jù)已劃分施工區(qū)域，起重機(jī)每次支腿于兩個(gè)吊裝分區(qū)中軸處，構(gòu)件按廠內(nèi)編號(hào)陸續(xù)進(jìn)場(chǎng)，現(xiàn)場(chǎng)搭建臨時(shí)拼裝平臺(tái)分置起重機(jī)兩側(cè)，使鋼構(gòu)件均在其工作范圍之內(nèi)，這樣可以免去二次搬運(yùn)的麻煩，也為結(jié)構(gòu)吊裝帶來便利。本工程中因部分區(qū)域無法用吊車吊裝，故用塔吊吊裝的區(qū)域需考慮塔吊的最大起重重量，用塔吊吊裝的范圍為南立面④軸到?軸，西立面A軸到H軸，北立面④軸到?軸。塔吊最前端的起重重量控制在一噸以內(nèi),剩余塔吊未吊到部分用25噸汽車吊進(jìn)行吊裝。

圖4 塔吊吊裝范圍示意圖

圖4 起重機(jī)吊裝

5、鋼結(jié)構(gòu)安裝步驟

預(yù)埋件測(cè)量及校正 → 二次植筋 → 預(yù)埋件鉸接耳板焊接 → 牛腿螺栓固定 → 主結(jié)構(gòu)吊裝 → 連接梁、斜撐吊裝 → 馬道安裝。

6、預(yù)埋件測(cè)量及校正

主鋼結(jié)構(gòu)安裝前，首先需對(duì)已預(yù)埋完成的預(yù)埋件進(jìn)行定位復(fù)測(cè)，同時(shí)錨固局部漏埋的預(yù)埋件，確保主體鋼結(jié)構(gòu)精度。本項(xiàng)目將采用高精度全站儀對(duì)預(yù)埋件進(jìn)行重新放樣，在鋼板上精確彈放出軸線控制標(biāo)識(shí)如圖5所示。

圖5 預(yù)埋件軸線控制標(biāo)識(shí)

展館立面局部預(yù)埋件未預(yù)埋，需二次植筋，在進(jìn)行預(yù)埋件定位復(fù)測(cè)的同時(shí)，在立面混凝土墻面逐一放樣漏埋件坐標(biāo)，并采用高強(qiáng)度化學(xué)錨栓進(jìn)行錨固。錨固鐵板前，應(yīng)提前完成鉸接耳板焊接工作，以免高溫破壞化學(xué)藥劑。

7. 預(yù)埋件鉸接耳板焊接

完成預(yù)埋件的定位復(fù)測(cè)以后，需沿軸線控制標(biāo)識(shí)焊接鉸接耳板如圖6所示。

圖6 鉸接耳板焊接

8. 牛腿螺栓固定

鉸接耳板焊接完成后可直接進(jìn)行牛腿螺栓固定如圖7所示，因鉸接耳板為長圓孔，在進(jìn)行固定的同時(shí)，需調(diào)整牛腿垂直、水平及長度，保證方管截面一致。

圖7 牛腿螺栓固定

9. 主結(jié)構(gòu)吊裝

局部牛腿固定完成后，可進(jìn)行主結(jié)構(gòu)的吊裝，結(jié)合本項(xiàng)目結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，主結(jié)構(gòu)將采用地面拼裝、整體起吊的安裝方法?，F(xiàn)場(chǎng)將在地面搭設(shè)拼裝平臺(tái)，直接在平臺(tái)上拼裝1個(gè)單元的骨如圖8所示，而后使用塔吊或起重機(jī)整體起吊，通過限位板定位尺寸，直接與牛腿焊接，圖9-10為施工現(xiàn)場(chǎng)照片。

圖8 拼裝骨架

圖9 鋼結(jié)構(gòu)單元拼裝

圖10 鋼結(jié)構(gòu)骨架圖

四、膜體安裝施工過程

1. 膜結(jié)構(gòu)安裝步驟

膜包就位 → 膜包展開 → 夾板臨時(shí)固定 → 膜片提升 → 裝配鋁合金Fastener → 張拉調(diào)整 → 鋁合金Fastener固定。

膜體進(jìn)場(chǎng)安裝前，組織項(xiàng)目有關(guān)人員對(duì)施工方案進(jìn)行評(píng)審，確定詳細(xì)安裝作業(yè)與安全技術(shù)措施。復(fù)核支承結(jié)構(gòu)的各個(gè)尺寸，使每個(gè)控制點(diǎn)安裝誤差均在設(shè)計(jì)和規(guī)范允許的范圍內(nèi)；對(duì)膜體及配件的進(jìn)行驗(yàn)收；檢查膜體外觀是否有破損、褶皺，熱熔合縫是否有脫落，螺栓、鋁合金壓條、不銹鋼壓條有無拉傷或銹蝕，索和錨具涂層是否破壞。

2. 安裝流程

膜體安裝包括膜體展開、連接固定、吊裝到位和張拉成形四個(gè)部分。

膜安裝工藝流程為：安裝方案確定→復(fù)核支承結(jié)構(gòu)尺寸→膜安裝技術(shù)交底→檢查安裝設(shè)備工具是否到位→搭設(shè)安裝平臺(tái)→鋪設(shè)保護(hù)布料→展開膜材→連接固定→吊裝膜材→調(diào)整索及膜收邊→張拉成型→防水處理→清洗膜面→最后檢查→交工。

本工程主體結(jié)構(gòu)高，致使膜結(jié)構(gòu)的安裝不得不在高空進(jìn)行，同時(shí)針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)條件我司考慮使用懸掛腳手架的方案。焊接式掛架利用端部的掛鉤直接懸掛在鋼結(jié)構(gòu)連接板的位置。焊接式掛架現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)必須保證掛架與地面垂直，掛架內(nèi)、外兩側(cè)各設(shè)安全防護(hù)繩, 每隔五個(gè)掛架拉一對(duì)防晃纖繩與二次部材筋板拉結(jié)，防止擺動(dòng)。

作業(yè)平臺(tái)安裝步驟如下：

準(zhǔn)備：作業(yè)人員系雙繩安全帶及適當(dāng)長度的小繩登至鋼管梁上，將安全帶在膜壓裝底板上可靠種根，人員移動(dòng)時(shí)必須交替移動(dòng)雙根。用小繩將吊物用的滑輪及大繩一端提上梁面，滑輪固定于壓裝底板上，大繩繞過滑輪并將繩頭送至地面。

掛架安裝：逐個(gè)測(cè)量各掛架處的相關(guān)尺寸并用對(duì)講機(jī)通知地面加工人員立即按照需要尺寸對(duì)掛架進(jìn)行最后加工；用滑輪裝置將對(duì)應(yīng)掛架送至安裝位置。

木板鋪設(shè)：按照相鄰掛架的間距及坡度需要選擇木腳手板并在其兩端綁好三米左右的短繩，用滑輪裝置將木板送到梁上，兩名安裝者分別拿住木板兩頭的短繩將木板平穩(wěn)放置在兩個(gè)掛架上，如此并排放置兩塊木架板后安裝者下到板面上用鐵絲將木板綁固在掛架上。重復(fù)以上步驟逐步推進(jìn)直至整條腳手架鋪設(shè)完成，使掛架結(jié)合成一個(gè)整體，從而延拱架形成通長的安全通道。

護(hù)欄及防晃纖繩安裝：用插接方式加高掛架外側(cè)立管并在立管上用大繩綁固兩道護(hù)身安全繩；每隔五個(gè)掛架拉一對(duì)防晃纖繩與二次部材筋板拉結(jié)。

懸掛作業(yè)平臺(tái)搭設(shè)完成后由安全員檢查確認(rèn)合格后才可正式使用。

圖11 作業(yè)平臺(tái)安裝步驟

五、經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

該工程結(jié)構(gòu)總用鋼量約200T，用膜量6500m2，材料表如表2所示。

表2 主要材料表

項(xiàng)目	規(guī)格	材質(zhì)	數(shù)量
主桿	Φ159×6	Q235B直縫焊接鋼管	98.8T
次桿	Φ89×4~114×4	Q235B直縫焊接鋼管	80.6T
鋁型材	定制規(guī)格	T6061	8000M
膜材	抗拉強(qiáng)度≧3500N	PTFE網(wǎng)格膜（玻璃纖維）	6500M2