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中图分类号：TU761文献标识码：A 文章编号：
摘要：作为新型空间结构，索膜结构发展很快。文章介绍了索膜结构的类型、张拉式索膜结构的施工技术，希望有助于索膜结构的进一步推广使用。
关键词:索膜结构;张拉;膜面
Abstract: as a new space structure, and cable-membrane structures is developing very quickly. This paper introduces the membrane structure types, tension type cable membrane structure construction technology, in the hope that it will cable-membrane structures for the further expansion of use.
Keywords: cable-membrane structures; Tension; The membrane surface
作为新型空间结构，索膜结构近年来发展很快，它属于张力集成体系，能很好地发挥钢索强度和张拉整体结构的空间作用，效率很高。最常见的索膜结构形式是张拉膜结构，其结构灵活性和形体可塑性很高，施工方便快捷、建设成本低，且可以充分利用膜材的受力性能，外表美轮美奂、形式轻巧，是具有现代感的空间大跨曲面结构，目前已经广泛应用于建筑领域。
1膜结构类型
膜结构建筑按照其结构形式的不同可以分成骨架式、充气式、张拉式三类，具体介绍如下：
1.1骨架式膜结构
骨架式索膜单独使用时，其结构形式局限性比较大，因此只有在一些特定建筑中才会采用，但是其与张拉形式结合使用后，常常可以取得非常丰富的建筑效果。骨架式索膜造价要低于张拉式体系，其建筑外观比较含蓄。
1.2充气式膜结构
充气式膜结构应用历史比较长，但是由于其使用功能上的局限性，并没有广泛使用，它通过膜曲面内外气压差来保持膜曲面的形状。充气式膜结构工程造价低，施工快捷，在特定条件下具备相当好的使用效果。
1.3张拉式索膜结构
最具代表性的索膜结构即是张拉式索膜结构，其膜曲面通过预应力保持自身形状，膜作为建筑物围护体的同时，又能够抵抗外部荷载效应。张拉式索膜结构有索网式、脊谷式等，已被广泛应用，这归因于其很高的结构灵活性和形体可塑性。这种体系结构性能强、表现力丰富，但是工程造价较高，施工要求也高。
2索膜结构的材料
索作为受拉单元，其核心有金属和有机纤维两类，工程用索通常为全钢索，如索心索、高强钢棒、股钢核心索等。
膜结构通常采用涂层织物薄膜，其内部是基材织物，外部为涂层，两组份功能不一：其中基材织物决定材料的抗撕裂强度和抗拉强度，决定膜材力学性能；涂层则影响材料的防水性能、耐火性能等，决定膜材的物理性能。膜材的粘接强度、抗拉强度、抗撕裂强度之间关系密切，基布编织紧密的膜材抗撕裂强度比较低，但抗拉强度很高，这与其弹性模量很高及基布与涂层较好的粘接强度有关。基布的延展拉伸会受到弹性模量的约束，而其与涂层之间的滑移又会受到粘接强度的阻碍，这样抗拉强度很高的膜材实际可用的抗拉强度就会减小很多，实际使用时，抗撕裂强度不足引起的膜材破坏更为常见。
3张拉索膜结构体系
膜体（膜材）、张拉索、支承结构、锚固体系、各部分的连接节点共同组成了张拉索膜结构体系，其中张拉索又由边索、谷索、脊索和拉地索组成。
3.1膜材
如前所诉，力学强度高的织物基材和高分子涂层组成了膜材。以基材和表面涂层进行分类，膜材分为以下几类：
A种膜材，有PTFE涂层和玻璃纤维基材，常见于日本和美洲；B种膜材，有硅酮涂层和玻璃纤维基材，基本不使用；C种膜材，有PVC涂层和聚酯长丝基材，常见于欧洲。
3.2索
以功能和位置进行分类，索有边索、脊索、谷索、拉地索；常用的索有钢丝束、钢丝绳、钢绞线、不锈钢缆绳。
3.3支承结构
索膜结构支撑体系以支撑条件进行分类，可以分为柔性支承体系、刚性支承体系以及两者相结合的混合支承体系。膜结构吊装前，应该按照规范设计要求复测支撑结构，以保证支撑结构安装的精度。
3.4锚固体系
索膜结构分为自平衡体系和非自平衡体系，其中自平衡体系通过边界结构构件来承担索膜预应力，而非自平衡体系通过抗拉锚固体系传递抵消拉应力。抗拉锚固体系有抗拔桩锚固体系、重力锚固体系、摩擦锚固体系、阻力锚固体系、岩石锚固体系，其中阻力锚固体系又分为蘑菇式、板式、挡土墙式。
3.5节点
膜材與支撑结构之间的连接称为膜节点，设计膜结构时，必须做好节点设计，须同时满足外观和功能需求，此外，屋面节点还应考虑
防水功能。
4张拉膜结构施工技术
4.1确定施工方案
屋盖通常具有很多膜面，以24块膜为例，通过脊索连成一个整体，每块膜面积约为900m2,单块最大尺寸为20m×60m,且屋盖属于高空作业，施工比较困难，施工方案如下：
(1)每跨膜面施工前，搭设膜面搁置平台，以方便在桁架之间搭设绳网，这样膜面就可以通过绳网打开。
(2)制备浮动环，用以张拉膜面。安装主体钢结构时，将浮动环安装在钢立柱上，然后提升浮动环，将膜面张拉到位。用手拉葫芦提升浮动环，可以多次提升直至膜面就位。
4.2操作流程
首先从低跨处安装单跨膜面，然后顺时针方向依次安装其他膜面，安装完所有单跨膜面后，提升浮动环张拉膜面，最后进行防水膜胶合工作和补缺扫尾工作。
单跨膜面安装过程如下：做好准备工作→搭设膜面搁置平台→安装脊索、谷索→搭设绳网→展开膜面→固定周边，安装边索→将谷索、脊索、浮动环与膜面连接起来→提升浮动环张拉膜面→调整谷索。
4.3膜面安装方法
4.3.1脊索、谷索就位
施工现场一般采用卷扬机使脊索、谷索就位。
(1)谷索。首先用卷扬机将谷索送至安装点下方并打开，然后从正确方向起吊钢索至安装位点上空，再将谷索连接板耳板与索锚具连接起来，松钩，牵引钢索张拉端至最远端，最后用钢丝绳抬高索并临时固定于钢立柱上。
(2)脊索。脊索的就位方法与谷索大致相同，只是将悬挑桁架端部耳板与脊索一端锚具连接好后，直接在悬挑桁架上安装并临时固定索体。
4.3.2展开膜面
按照编号运输并就位膜面，然后将其放置在搁置平台中心处。在脚手架上展开膜布，然后横向展开膜面，将边索穿入膜布前缘袖筒内，每2m安装1个膜面螺旋夹，通过晴纶绳与绳索紧绳机连接起来。再每5m在膜面两边安装1个灰色夹具，用绳索连接起来。之后，利用紧绳机将膜面牵引开，同时两边人员用绳索拉紧灰色夹具，并不断抖动膜面，帮助牵引膜面，纵向膜布牵引到位后，继续牵引至两侧桁架方向，将绳索拉至径向索上。
4.3.3固定膜面周边
膜面展开前，先在膜下面放好内脊索，再将两边脊索连接到浮动环上，而2个谷索临时悬在装配膜上，之后展开膜面并临时固定，准备夹紧。
(1)固定脊索分段部。膜布的两边与脊索通过铝合金U形扣和夹条连接，拧紧所有的连接螺栓。进行连接时，为保证膜面连接顺滑，需慢慢提升浮动环。
(2)固定浮动环。连接浮动环与膜布的同时，在与浮动环相对应的耳板上安装脊索锚具。
(3)固定内环索处的边索。同时安装悬挑桁架处膜布的固定连接节点和内环处膜布的边索连接节点，应将边索插入膜袋里，连接好末端。
(4)固定外圈边索。方法和内环索处边索固定方法一样。
(5)固定分段节点，使膜可以绕过钢桁架立柱。方法和脊索分段部固定方法一样。
4.3.4提升浮动环
安装好所有的单跨膜面后，在钢立柱顶端设置好吊点，然后通过神仙葫芦提升浮动环，提升膜面。
膜面的提升和张拉是同步进行的，此外，膜面的张拉必须和邻近模块的提升张拉保持同步，为此，必须重复提升，逐步完成张拉工作，只有邻近模块提升就位后，第1块模块才可能就位。
4.3.5谷索的调整
谷索的调整和张拉也是同步的，只有安装完所有模块后才能调整谷索。
5结语
张拉式索膜屋盖作为新型空间结构，应用前景十分广泛，但是只有保证施工质量，才能带给人们视觉上和使用功能上的双重享受。
【参考文献】
赵晨钧 高空张拉式索膜屋盖施工技术 施工技术 2009
姚正江 张拉索膜结构体系及其施工技术 建筑技术 2010
王世勇 索膜结构及其施工技术山西建筑 2011
摘要：作为新型空间结构，索膜结构发展很快。文章介绍了索膜结构的类型、张拉式索膜结构的施工技术，希望有助于索膜结构的进一步推广使用。
关键词:索膜结构;张拉;膜面
Abstract: as a new space structure, and cable-membrane structures is developing very quickly. This paper introduces the membrane structure types, tension type cable membrane structure construction technology, in the hope that it will cable-membrane structures for the further expansion of use.
Keywords: cable-membrane structures; Tension; The membrane surface
作为新型空间结构，索膜结构近年来发展很快，它属于张力集成体系，能很好地发挥钢索强度和张拉整体结构的空间作用，效率很高。最常见的索膜结构形式是张拉膜结构，其结构灵活性和形体可塑性很高，施工方便快捷、建设成本低，且可以充分利用膜材的受力性能，外表美轮美奂、形式轻巧，是具有现代感的空间大跨曲面结构，目前已经广泛应用于建筑领域。
1膜结构类型
膜结构建筑按照其结构形式的不同可以分成骨架式、充气式、张拉式三类，具体介绍如下：
1.1骨架式膜结构
骨架式索膜单独使用时，其结构形式局限性比较大，因此只有在一些特定建筑中才会采用，但是其与张拉形式结合使用后，常常可以取得非常丰富的建筑效果。骨架式索膜造价要低于张拉式体系，其建筑外观比较含蓄。
1.2充气式膜结构
充气式膜结构应用历史比较长，但是由于其使用功能上的局限性，并没有广泛使用，它通过膜曲面内外气压差来保持膜曲面的形状。充气式膜结构工程造价低，施工快捷，在特定条件下具备相当好的使用效果。
1.3张拉式索膜结构
最具代表性的索膜结构即是张拉式索膜结构，其膜曲面通过预应力保持自身形状，膜作为建筑物围护体的同时，又能够抵抗外部荷载效应。张拉式索膜结构有索网式、脊谷式等，已被广泛应用，这归因于其很高的结构灵活性和形体可塑性。这种体系结构性能强、表现力丰富，但是工程造价较高，施工要求也高。
2索膜结构的材料
索作为受拉单元，其核心有金属和有机纤维两类，工程用索通常为全钢索，如索心索、高强钢棒、股钢核心索等。
膜结构通常采用涂层织物薄膜，其内部是基材织物，外部为涂层，两组份功能不一：其中基材织物决定材料的抗撕裂强度和抗拉强度，决定膜材力学性能；涂层则影响材料的防水性能、耐火性能等，决定膜材的物理性能。膜材的粘接强度、抗拉强度、抗撕裂强度之间关系密切，基布编织紧密的膜材抗撕裂强度比较低，但抗拉强度很高，这与其弹性模量很高及基布与涂层较好的粘接强度有关。基布的延展拉伸会受到弹性模量的约束，而其与涂层之间的滑移又会受到粘接强度的阻碍，这样抗拉强度很高的膜材实际可用的抗拉强度就会减小很多，实际使用时，抗撕裂强度不足引起的膜材破坏更为常见。
3张拉索膜结构体系
膜体（膜材）、张拉索、支承结构、锚固体系、各部分的连接节点共同组成了张拉索膜结构体系，其中张拉索又由边索、谷索、脊索和拉地索组成。
3.1膜材
如前所诉，力学强度高的织物基材和高分子涂层组成了膜材。以基材和表面涂层进行分类，膜材分为以下几类：
A种膜材，有PTFE涂层和玻璃纤维基材，常见于日本和美洲；B种膜材，有硅酮涂层和玻璃纤维基材，基本不使用；C种膜材，有PVC涂层和聚酯长丝基材，常见于欧洲。
3.2索
以功能和位置进行分类，索有边索、脊索、谷索、拉地索；常用的索有钢丝束、钢丝绳、钢绞线、不锈钢缆绳。
3.3支承结构
索膜结构支撑体系以支撑条件进行分类，可以分为柔性支承体系、刚性支承体系以及两者相结合的混合支承体系。膜结构吊装前，应该按照规范设计要求复测支撑结构，以保证支撑结构安装的精度。
3.4锚固体系
索膜结构分为自平衡体系和非自平衡体系，其中自平衡体系通过边界结构构件来承担索膜预应力，而非自平衡体系通过抗拉锚固体系传递抵消拉应力。抗拉锚固体系有抗拔桩锚固体系、重力锚固体系、摩擦锚固体系、阻力锚固体系、岩石锚固体系，其中阻力锚固体系又分为蘑菇式、板式、挡土墙式。
3.5节点
膜材與支撑结构之间的连接称为膜节点，设计膜结构时，必须做好节点设计，须同时满足外观和功能需求，此外，屋面节点还应考虑
防水功能。
4张拉膜结构施工技术
4.1确定施工方案
屋盖通常具有很多膜面，以24块膜为例，通过脊索连成一个整体，每块膜面积约为900m2,单块最大尺寸为20m×60m,且屋盖属于高空作业，施工比较困难，施工方案如下：
(1)每跨膜面施工前，搭设膜面搁置平台，以方便在桁架之间搭设绳网，这样膜面就可以通过绳网打开。
(2)制备浮动环，用以张拉膜面。安装主体钢结构时，将浮动环安装在钢立柱上，然后提升浮动环，将膜面张拉到位。用手拉葫芦提升浮动环，可以多次提升直至膜面就位。
4.2操作流程
首先从低跨处安装单跨膜面，然后顺时针方向依次安装其他膜面，安装完所有单跨膜面后，提升浮动环张拉膜面，最后进行防水膜胶合工作和补缺扫尾工作。
单跨膜面安装过程如下：做好准备工作→搭设膜面搁置平台→安装脊索、谷索→搭设绳网→展开膜面→固定周边，安装边索→将谷索、脊索、浮动环与膜面连接起来→提升浮动环张拉膜面→调整谷索。
4.3膜面安装方法
4.3.1脊索、谷索就位
施工现场一般采用卷扬机使脊索、谷索就位。
(1)谷索。首先用卷扬机将谷索送至安装点下方并打开，然后从正确方向起吊钢索至安装位点上空，再将谷索连接板耳板与索锚具连接起来，松钩，牵引钢索张拉端至最远端，最后用钢丝绳抬高索并临时固定于钢立柱上。
(2)脊索。脊索的就位方法与谷索大致相同，只是将悬挑桁架端部耳板与脊索一端锚具连接好后，直接在悬挑桁架上安装并临时固定索体。
4.3.2展开膜面
按照编号运输并就位膜面，然后将其放置在搁置平台中心处。在脚手架上展开膜布，然后横向展开膜面，将边索穿入膜布前缘袖筒内，每2m安装1个膜面螺旋夹，通过晴纶绳与绳索紧绳机连接起来。再每5m在膜面两边安装1个灰色夹具，用绳索连接起来。之后，利用紧绳机将膜面牵引开，同时两边人员用绳索拉紧灰色夹具，并不断抖动膜面，帮助牵引膜面，纵向膜布牵引到位后，继续牵引至两侧桁架方向，将绳索拉至径向索上。
4.3.3固定膜面周边
膜面展开前，先在膜下面放好内脊索，再将两边脊索连接到浮动环上，而2个谷索临时悬在装配膜上，之后展开膜面并临时固定，准备夹紧。
(1)固定脊索分段部。膜布的两边与脊索通过铝合金U形扣和夹条连接，拧紧所有的连接螺栓。进行连接时，为保证膜面连接顺滑，需慢慢提升浮动环。
(2)固定浮动环。连接浮动环与膜布的同时，在与浮动环相对应的耳板上安装脊索锚具。
(3)固定内环索处的边索。同时安装悬挑桁架处膜布的固定连接节点和内环处膜布的边索连接节点，应将边索插入膜袋里，连接好末端。
(4)固定外圈边索。方法和内环索处边索固定方法一样。
(5)固定分段节点，使膜可以绕过钢桁架立柱。方法和脊索分段部固定方法一样。
4.3.4提升浮动环
安装好所有的单跨膜面后，在钢立柱顶端设置好吊点，然后通过神仙葫芦提升浮动环，提升膜面。
膜面的提升和张拉是同步进行的，此外，膜面的张拉必须和邻近模块的提升张拉保持同步，为此，必须重复提升，逐步完成张拉工作，只有邻近模块提升就位后，第1块模块才可能就位。
4.3.5谷索的调整
谷索的调整和张拉也是同步的，只有安装完所有模块后才能调整谷索。
5结语
张拉式索膜屋盖作为新型空间结构，应用前景十分广泛，但是只有保证施工质量，才能带给人们视觉上和使用功能上的双重享受。
【参考文献】
赵晨钧 高空张拉式索膜屋盖施工技术 施工技术 2009
姚正江 张拉索膜结构体系及其施工技术 建筑技术 2010
王世勇 索膜结构及其施工技术山西建筑 2011