专利名称：大跨度多单元张拉膜结构及其安装施工方法
技术领域：
本发明涉及一种吊顶膜结构及其施工方法，特别是一种倒扣式张拉式索膜结构及其施工方法。
背景技术：
倒扣式张拉式索膜结构施工工艺，是在安装完成顶部支撑结构后进行的。现有各种场馆所用的倒扣式张拉式索膜结构的安装一般采用满堂架做操作平台，安装人员站在操作平台上进行膜的安装，把张拉膜固定在张拉索或张拉螺杆上，利用二次张拉张拉索或张拉螺杆的调节实现施加预应力的目的。然而，这种传统施工工艺不适合大跨度张拉膜的安装，大跨度张拉膜面积较大，如果采用满堂架做操作平台会有安装费用高、施工效率低、安全性差的缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种大跨度多单元张拉膜结构及其安装施工方法，要解决大跨度多单元张拉膜结构安装费用高、施工效率低、安全性差的的技术问题。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案
一种大跨度多单元张拉膜结构，包括膜材，所述膜材分成中心膜单元和周围膜单元，所述中心膜单元是圆弧顶形状，所述周围膜单元是以中心膜单元为圆心、以放射线为两侧边的分割膜块，所述膜材的边缘连接有铝合金夹具，铝合金夹具与屋顶钢结构骨架的连膜耳板之间连有调节螺杆，所述膜材的两侧边有预埋绳。所述预埋绳通过预埋绳螺栓和橡胶垫与构件连接。这种大跨度多单元张拉膜结构的安装施工方法，施工步骤如下
步骤1，安装完成屋顶钢结构骨架后，在张拉膜底部支撑钢圆环上焊接连膜耳板及连索节点板，在张拉膜底部支撑钢圆环上沿圆周间隔设置滑轮，以铝合金夹具为边界，将张拉膜划分为中心膜单元和周围膜单元，通过滑轮人工将中心膜单元提升到位并展开； 步骤2，在中心膜单元的下方搭设安全平网，安全平网用绳拴在连膜耳板上； 步骤3，施工操作人员在安全平网上将中心膜单元固定在张拉膜底部支撑钢圆环上； 步骤4，拆掉安全平网，在地面上施工位置外侧设置一排卷扬机； 步骤5，待安装Ml膜单元内外两侧均使用滑轮吊装，在张拉膜底部支撑钢圆环上待安
装
Ml膜单元处沿圆周间隔设置滑轮，滑轮上的钢丝绳连接到Ml膜单元与中心膜单元连接的一侧即内侧的铝合金夹具上；
步骤6，在张拉膜顶部支撑钢圆环上待安装Ml膜单元处间隔设置滑轮，滑轮上的钢丝绳连接到Ml膜单元外侧的铝合金夹具上，Ml膜单元外侧的铝合金夹具与卷扬机相连； 步骤7，Ml膜单元内侧人工提升到位，外侧使用卷扬机、滑轮带动钢丝绳提升到位； 步骤8，Ml膜单元内侧的铝合金夹具上使用螺栓连接调节螺杆；步骤9，将调节螺杆的另一端连接至屋顶钢结构骨架上的连膜耳板上； 步骤10，重复步骤6，同法安装相邻周围膜单元，在周围膜单元与钢结构骨架连接一侧的铝合金夹具上使用螺栓连接调节螺杆，调节螺杆的另一端与屋顶钢结构骨架上的连膜耳板可调连接；
步骤11，顺序安装相邻其它膜单元；
步骤12，周围膜单元全部安装完成后，张拉预埋绳，使中心膜单元和周围膜单元连成一
个
整体，由四周向中间分两次进行张拉，通过张拉膜连接索调节中心膜单元的张拉量，通过调节螺杆控制周围膜单元的张拉量，使膜面绷紧，达到设计要求。所述屋顶钢结构骨架上弦设置挂安全带用的网格状临时安全钢索，临时安装钢索两端固定在钢柱上，钢柱与上弦临时焊接，在屋顶钢结构骨架的边缘设置栏杆状临时钢索。所述相邻的周围膜单元之间拉设限位钢索，便于连接膜分缝处的铝合金夹具。所述周围膜单元的张拉量第一次为设计预应力的30%，第二次达到预应力设计值。与现有技术相比本发明具有以下实质特点和有益效果
一、本发明不需要搭设脚手架，缩短膜的安装周期，施工速度快，安全性高；
二、用吊车将膜吊到指定位置，然后用滑轮组和卷扬机组将膜整体提升，安装人员站在吊篮上进行膜的安装，从而大大加快施工进度，降低膜的安装费用；
三、本发明出于安全考虑，在屋架上弦设置临时用安全钢索，供安装人员行走安装时吊挂安全带使用，安装钢索两端固定在钢柱上，钢柱与上弦临时焊接，保障施工安全；
本发明可应用于各种条件下倒扣式大跨度多单元张拉膜结构施工。
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
图1为本发明多单元张拉膜分区示意图。
图2为本发明安装前屋面系统预留位置示意图。
图3为本发明安装中心膜单元的示意图。
图4为图3的C-C剖面结构示意图。
图5为图3的D-D剖面结构示意图。
图6为图3的E节点处结构示意图。
图7为图3的A-A剖面结构示意图。
图8为图3的B-B剖面结构示意图。
图9为施工方法步骤4中卷扬机布置示意图。
图10为临时安全钢索位置示意图。
附图标记1 一 Ml膜单元、2 - M2膜单元、3 - M3膜单元、4 一 M4膜单元、5 —中心
膜单元、6 —张拉膜底部支撑钢圆环、7 —张拉膜顶部支撑钢圆环、8 —屋顶钢结构骨架、9 -安全平网、10 —施工操作人员、11 一张拉膜连接索、12 —铝合金夹具、13 —连膜耳板、14 -调节螺杆、15—钢丝绳、16 —连索节点板、17—临时安全钢索、18—限位钢索、19 一预埋绳、 20 一预埋绳螺栓、21 —橡胶垫，22 —卷扬机。
具体实施例方式实施例参见图1、图5、图6所示，
一种大跨度多单元张拉膜结构，包括膜材，所述膜材分成中心膜单元5和周围膜单元， 所述中心膜单元5是圆弧顶形状，所述周围膜单元是以中心膜单元5为圆心、以放射线为两侧边的分割膜块，所述膜材的边缘连接有铝合金夹具12，铝合金夹具12与屋顶钢结构骨架 8的连膜耳板13之间连有调节螺杆14，所述膜材的两侧边有预埋绳19。所述预埋绳19通过预埋绳螺栓20和橡胶垫21与构件连接，防止膜布在张拉过程中脱落。参见图2屋面铝板须周边预留1. 5米的距离，便于安装人员拉膜。这种大跨度多单元张拉膜结构的安装施工方法，施工步骤如下
步骤1，参见图1、3-6、图9所示，安装完成屋顶钢结构骨架8后，在张拉膜底部支撑钢圆环6上焊接连膜耳板13及连索节点板16，在张拉膜底部支撑钢圆环6上沿圆周间隔设置滑轮，以铝合金夹具12为边界，将张拉膜划分为中心膜单元5和周围膜单元，通过滑轮人工将中心膜单元5提升到位并展开；
步骤2，参见图7-8所示，在中心膜单元5的下方搭设安全平网9，安全平网9用绳拴在连膜耳板13上；
步骤3，施工操作人员10在安全平网9上将中心膜单元5固定在张拉膜底部支撑钢圆环6上；
步骤4，参见图9所示，拆掉安全平网9，在地面上施工位置外侧IOm处设置一排卷扬机
22 ；
步骤5，待安装Ml膜单元内外两侧均使用滑轮吊装，在张拉膜底部支撑钢圆环6上待安装Ml膜单元处沿圆周间隔设置滑轮，滑轮上的钢丝绳连接到Ml膜单元与中心膜单元连接的一侧即内侧的铝合金夹具12上；
步骤6，参见图9所示，在张拉膜顶部支撑钢圆环7上待安装Ml膜单元处间隔设置滑轮，滑轮上的钢丝绳连接到Ml膜单元外侧的铝合金夹具12上，Ml膜单元外侧的铝合金夹具12与卷扬机22相连；
步骤7，Ml膜单元内侧人工提升到位，外侧使用卷扬机22、滑轮带动钢丝绳15提升到
位；
步骤8，参见图4-6所示，Ml膜单元内侧的铝合金夹具12上使用螺栓连接调节螺杆14 ； 步骤9，参见图3-6所示，将调节螺杆14的另一端连接至屋顶钢结构骨架8上的连膜耳板13上；
步骤10，重复步骤6，同法安装相邻周围膜单元，在周围膜单元与钢结构骨架连接一侧的铝合金夹具12上使用螺栓连接调节螺杆14，调节螺杆14的另一端与屋顶钢结构骨架8 上的连膜耳板13可调连接；
步骤11，顺序安装相邻其它膜单元；
步骤12，参见图4-5所示，周围膜单元全部安装完成后，张拉预埋绳19，使中心膜单元
和
周围膜单元连成一个整体，由四周向中间分两次进行张拉，通过张拉膜连接索11调节中心膜单元5的张拉量，通过调节螺杆14控制周围膜单元的张拉量，周围膜单元的张拉量
6第一次5-7cm，第二次15cm，两次间隔3天，使膜面绷紧，达到设计要求。参见图10所示，所述屋顶钢结构骨架8上弦设置挂安全带用的网格状临时安全钢索17，临时安装钢索17两端固定在钢柱上，钢柱与上弦临时焊接，在屋顶钢结构骨架的边缘设置栏杆状临时钢索。参见图2所示，所述相邻的周围膜单元之间拉设限位钢索18，便于连接膜分缝处的铝合金夹具12。在实际施工时，调节螺杆14的数量与连膜耳板13的数量相同可以最大程度地保证连接牢固。
权利要求
1.一种大跨度多单元张拉膜结构，包括膜材，其特征在于所述膜材分成中心膜单元 (5)和周围膜单元，所述中心膜单元(5)是圆弧顶形状，所述周围膜单元是以中心膜单元 (5)为圆心、以放射线为两侧边的分割膜块，所述膜材的边缘连接有铝合金夹具(12)，铝合金夹具(12)与屋顶钢结构骨架(8)的连膜耳板(13)之间连有调节螺杆(14)，所述膜材的两侧边有预埋绳(19)。
2.根据权利要求1所述大跨度多单元张拉膜结构，其特征在于所述预埋绳(19)通过预埋绳螺栓(20)和橡胶垫(21)与构件连接。
3.一种大跨度多单元张拉膜结构的安装施工方法，其特征在于，施工步骤如下步骤1，安装完成屋顶钢结构骨架(8)后，在张拉膜底部支撑钢圆环(6)上焊接连膜耳板(13)及连索节点板(16)，在张拉膜底部支撑钢圆环(6)上沿圆周间隔设置滑轮，以铝合金夹具(12)为边界，将张拉膜划分为中心膜单元(5)和周围膜单元，通过滑轮人工将中心膜单元(5)提升到位并展开；步骤2，在中心膜单元(5)的下方搭设安全平网(9)，安全平网(9)用绳拴在连膜耳板 (13)上；步骤3，施工操作人员(10)在安全平网(9)上将中心膜单元(5)固定在张拉膜底部支撑钢圆环(6)上；步骤4，拆掉安全平网(9 )，在地面上施工位置外侧设置一排卷扬机(22 )；步骤5，待安装Ml膜单元内外两侧均使用滑轮吊装，在张拉膜底部支撑钢圆环(6)上待安装Ml膜单元处沿圆周间隔设置滑轮，滑轮上的钢丝绳连接到Ml膜单元与中心膜单元连接的一侧即内侧的铝合金夹具(12 )上；步骤6，在张拉膜顶部支撑钢圆环(7)上待安装Ml膜单元处间隔设置滑轮，滑轮上的钢丝绳连接到Ml膜单元外侧的铝合金夹具(12)上，Ml膜单元外侧的铝合金夹具(12)与卷扬机(22)相连；步骤7，M1膜单元内侧人工提升到位，外侧使用卷扬机(22)、滑轮带动钢丝绳(15)提升到位；步骤8，Ml膜单元内侧的铝合金夹具(12)上使用螺栓连接调节螺杆(14);步骤9，将调节螺杆(14)的另一端连接至屋顶钢结构骨架(8)上的连膜耳板(13)上；步骤10，重复步骤6，同法安装相邻周围膜单元，在周围膜单元与钢结构骨架连接一侧的铝合金夹具(12)上使用螺栓连接调节螺杆(14)，调节螺杆(14)的另一端与屋顶钢结构骨架(8)上的连膜耳板(13)可调连接；步骤11，顺序安装相邻其它膜单元；步骤12，周围膜单元全部安装完成后，张拉预埋绳(19)，使中心膜单元和周围膜单元连成一个整体，由四周向中间分两次进行张拉，通过张拉膜连接索(11)调节中心膜单元 (5)的张拉量，通过调节螺杆(14)控制周围膜单元的张拉量，使膜面绷紧，达到设计要求。
4.根据权利要求3所述的大跨度多单元张拉膜结构的安装施工方法，其特征在于所述屋顶钢结构骨架(8)上弦设置挂安全带用的网格状临时安全钢索(17)，临时安装钢索 (17)两端固定在钢柱上，钢柱与上弦临时焊接，在屋顶钢结构骨架的边缘设置栏杆状临时钢索。
5.根据权利要求3所述的大跨度多单元张拉膜结构的安装施工方法，其特征在于所述相邻的周围膜单元之间拉设限位钢索(18)，便于连接膜分缝处的铝合金夹具(12)。
6.根据权利要求3所述的大跨度多单元张拉膜结构的安装施工方法，其特征在于所述周围膜单元的张拉量第一次为设计预应力的30%，第二次达到预应力设计值。
全文摘要
一种大跨度多单元张拉膜结构及其安装施工方法，包括膜材，所述膜材分成中心膜单元和周围膜单元，所述中心膜单元是圆弧顶形状，所述周围膜单元是以中心膜单元为圆心、以放射线为两侧边的分割膜块，所述膜材的边缘连接有铝合金夹具，铝合金夹板与屋顶钢结构骨架的连膜耳板之间连有调节螺杆，所述膜材的两侧边有预埋绳。施工步骤中心膜连接铝合金夹具、搭设安全平网展开中心膜单元、提升中心膜单元、拆除安全平网、提升周围膜单元、顺序安装周围膜单元，周围膜单元与中心膜单元连接的一侧的铝合金夹具上使用螺栓连接调节螺杆、使用预埋绳分次张拉膜。本发明解决了大跨度多单元张拉膜结构安装费用高、施工效率低、安全性差的的技术问题。
文档编号E04G21/14GK102425261SQ20111043507
公开日2012年4月25日 申请日期2011年12月22日 优先权日2011年12月22日
发明者丁伟祥, 何穆, 刘春阳, 刘阿峰, 喻四纯, 宋俊杰, 徐前雄, 李中立, 李学亮 申请人:中建三局第三建设工程有限责任公司