1 概述
体育场看台遮阳棚的优点有:自重轻、跨度大, 艺术性强, 施工方便, 经济性好, 安全性高, 透光性好, 自洁性好。体育场看台遮阳棚的缺点有:隔音效果差;单层体育场看台遮阳棚的保温隔热性能较差;抵抗局部荷载作用的能力较弱, 屋面在局部荷载作用下会形成局部凹陷, 造成雨水和雪的淤积, 即产生所谓的“袋状效应”, 严重时可导致膜材的撕裂破坏。
2 体育场看台遮阳棚的形式
2.1 张拉体育场看台遮阳棚。
该体育场看台遮阳棚由膜材、钢索及支柱组成, 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达到内外力平衡。其具有高度的形体可塑性和结构灵活性, 是索膜建筑的代表和精华。根据张拉膜的组成, 张拉体育场看台遮阳棚又可分为索网式、脊谷式等。由于施工精度要求高, 结构性能强, 且具丰富的表现力, 所以造价略高于骨架体育场看台遮阳棚。
2.2 骨架体育场看台遮阳棚。
它是以钢构件组成屋顶骨架后, 在骨架上布置按设计要求张紧的膜材结构型式。骨架体系自平衡、稳定性好, 膜体主要起维护作用。膜体本身的强大结构作用发挥不足, 屋顶造型比较单纯, 开口部不易受限制, 且具有经济效益高的特点。形态有平面形, 单曲面形和以鞍形为代表的双曲线形。
2.3 充气体育场看台遮阳棚。
该体育场看台遮阳棚具有密闭的充气空间, 并设置维持内压的充气装置, 借助内压保持膜材的张力, 形成设计要求的曲面。因利用气压来支撑及钢索作为辅助材料, 无需任何梁、柱支撑, 可得到更大的空间, 施工快捷, 经济效益高, 但需维持24h送风机运转及日常维护管理。
3 膜材
膜材是保证体育场看台遮阳棚使用功能的一个很重要的因素, 体育场看台遮阳棚对膜材的基本要求是:满足功能要求, 耐久性好且经济。体育场看台遮阳棚的膜材强度高、韧性好, 是由织物基材 (玻璃纤维、聚酯长丝) 和涂层 (聚四氟乙烯 (PTFE) 、PVC) 复合而成的涂层物质, 膜材一般具有轻质、柔韧、厚度小、重量轻、透光性好等特点;对自然光有反射、吸收和透射能力;它不燃、难燃或阻燃, 具有耐久、防火、气密良好等特性;表面经氟素处理的膜材自身不发黏, 有很好的自洁性能。
组成膜材的基层织物和涂层种类较多, 因而膜材种类繁多, 且不同的国家对膜材的要求也不尽相同。根据材质的不同, 膜材可分为PTFE类和PVC类两大类。
4 体育场看台遮阳棚的安装
4.1 体育场看台遮阳棚安装的施工准备。
1) 安装前体育场看台遮阳棚的支承结构应该已施工完成, 并符合有关结构施工及验收规范的要求。2) 应按体育场看台遮阳棚设计图和安装工艺流程, 编制施工组织设计文件。3) 安装前应对膜材料的检测报告等进行验收, 检查体育场看台遮阳棚构件及零配件的材料品种、规格、色泽、性能和数量等。4) 膜体安装前应完成支承结构的防锈、防火涂层的施工, 以免污染膜面。在施工防锈面漆、防火涂层前, 必须将支承骨架与膜材的连接部位打磨光滑, 以圆角处理, 确保连接处无毛刺、棱角、焊接表面凸点等。5) 在工程现场, 膜材应安放在搭设的辅助架子上, 在室外堆放时应采取保护措施。安装前应在主体结构上架设临时的网络拉索, 以支撑展开的膜材。6) 所有与膜体接触的金属件安装前必须打磨平整, 不应有锐角、锐边。7) 膜面与骨架之间按规定设置隔离塑胶条。8) 膜面展开时, 应采取有效的保护措施使膜材不受损伤。
4.2 体育场看台遮阳棚的安装。体育场看台遮阳棚的安装方法因结构类型和场地情况的
不同而有所区别。对于刚性边界的体育场看台遮阳棚, 可采用就地地面张拉, 连同边界构件一起吊装的方法;也可采用现场空中拼接、空中张拉的方法。柔性边界的体育场看台遮阳棚, 一般都采用现场吊装就位后再逐步张拉的安装方法。一般而言, 安装包括膜体展开、连接固定和张拉成型三部分。
1) 搭设膜面搁置平台。膜面需在桁架中间打开, 而桁架中间无任何结构。因此, 确定在每跨膜面施工前搭设搁置平台, 在桁架之间搭设绳网, 让膜面在绳网上打开。2) 就位谷索、脊索。将谷索、脊索就位至安装点下端并将其打开, 根据施工图纸要求以正确的方式起吊钢索, 起吊钢索至安装位置上空, 操作人员将索锚具与谷索、脊索连接板耳板连接, 即可松钩, 将钢索张拉端牵引至看台最顶端, 并用钢丝绳将索抬高临时固定在钢立柱上。3) 膜面吊装。吊装或升膜面时, 要特别注意膜面不要被尖锐物体刮破或划伤, 对膜面提升过程种可能接触的突出部位要用柔软物体包住作为保护, 并且要注意膜面的应力分布均匀, 必要时可在膜上焊接连接的:吊装搭扣, 用两片钢板加紧搭扣来吊装。4) 膜的固定与张拉。该阶段的任务是使膜布张紧不再松弛以承受荷载, 操作上特别要避免由于张拉不均造成膜面皱折。
预应力的大小由设计师根据材料、形状和结构的使用荷载而定, 要求其最低值不能使膜面在基本的荷载工况组合 (风压、雪荷载) 下出现局部松弛, 一般常见的体育场看台遮阳棚预应力水平在2~10k N/m, 施工中通过张拉定位索或顶升支撑杆实现。鞍形单元则要对角方向同步或依次调整, 逐步加至设定值;而对于曲一列平行拱架支撑的体育场看台遮阳棚, 惯常做法是当膜布在各拱架两侧初步固定 (轻轻系住但不加力) 的情况下, 首先沿膜的纬线方向将膜布张拉到设计位置。在施工工程中应注意无论张拉是否能顺利到位, 均不应轻易改变预先设定的张拉位置;若确定怀疑是设计问题, 则应向设计方报告。
固定并顺利完成张拉以后, 膜面内应产生预期的应力场。在极少数情况下, 由于材料的蠕变或体育场看台遮阳棚内某些构件的连接不可靠, 以至于建成后需重新张拉。所以, 对材料的特性以及各种连接构造的特点和要求 (如连接强度、偏心限制等) 应悉心掌握。
5 体育场看台遮阳棚施工质量控制
5.1 膜材质量。
膜材制作质量主要检查几何尺寸和膜接缝质量两个方面:1) 几何尺寸。膜材的几何尺寸检查必须在拼接厂完成, 拼接厂完工后按安装要求对膜材进行折叠、装箱, 运到现场后直到吊装到安装位置时才能展开。因此, 在施工现场时无法对膜面尺寸进行测量的。2) 膜接缝质量。在安装过程中, 监理必须检查膜面上是否有划伤或破洞。若发现问题, 应分清责任, 要求膜面供货单位或膜面安装单位进行赔偿或修补。
5.2 膜面安装。
特别要安排好和主体钢结构安装单位的关系, 协调互相间的进度。膜面安装施工时应注意天气预报, 保证整个安装过程中无4级以上大风和大雨。当膜面安装过程中发生膜面破损时, 必须立即进行修补。膜面张拉应力不可一次到位, 以防主体钢结构侧向失稳, 应分块逐步张拉到位。
6 结论
体育场看台遮阳棚施工工艺是现代施工作业中较为创新的一种施工技术, 体育场看台遮阳棚自身质轻、柔性、耐火等优点解决了不少常规材料无法解决的问题。随着时代的发展和建筑领域技术手段的进步, 体育场看台遮阳棚及其施工技术将愈发完善。
