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盤錦市體育中心體育場大跨度屋蓋空間張拉索膜結構施工技術

文檔作者：于德國1，李光軍2，艾永2，王波2，鄭敏麗1 文檔來源： 1．盤錦職業技術學院建筑工程分院 2．中國建筑第八工程局有限公司大連分公司		點擊數：	更新時間： 2025年12月15日
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2015年4月下
第44卷第8期
施工技術
CONSTRUCTl0N TECHNOLOGY 49
DOI：10．7672／sgjs2015080049
盤錦市體育中心體育場大跨度屋蓋空間
張拉索膜結構施工技術
于德國1，李光軍2，艾永2，王波2，鄭敏麗1
(1．盤錦職業技術學院建筑工程分院，遼寧盤錦124010；
2．中國建筑第八工程局有限公司大連分公司，遼寧大連116021)
[摘要】盤錦市體育中心體育場為大跨度空間張拉索膜結構屋蓋體系，最大懸挑長度達41in。屋蓋主索系包括內
圈環向索1道和徑向索，包括144道吊索、72道脊索和72道谷索。膜面布置在環索和外圍鋼框架之間的環形區
域，膜面前端水平，后端與水平方向成夾角，整個膜面空問扭曲，并跨越72道脊索和72道谷索形成波浪起伏的曲
面造型。詳細介紹了從膜片加工到膜結構安裝、起吊、張拉的施工整個過程以及在施工中克服的關鍵技術。保證
了工程的質量和進度，取得了良好的社會效益。
[關鍵詞】體育場；屋蓋；膜結構；張拉；施工技術
[中圖分類號]TU758 [文獻標識碼]A [文章編號】1002—8498(2015)08-0049-04
Spatial Tensioning Membrane Structure Construction for the
Large-span Roof of Panjin Sports Center Stadium
Yu Degu01，Li Guangjun2，Ai Yon92，Wang B02，Zheng Minlil
(1．Construction Branch，Panjin Vocational and Technical College，Panjin，
Liaoning 124010，China；2．Dalian Branch of China Construction Eighth
Engineering Div厶ion Co．，Ltd．，Dalian，Liaoning 116021，China)
Abstract：The roof of Panjin Sports Center Stadium is the large—span spatial tensioning cable-membrane
structure，whose maximum cantilevered length is 4 1 m．The main cable system of roof includes an inner
ring cable and radial cables，which include 144 sling cables，72 dorsal cables and 72 valley cables．
Membrane surface disposes in the annular area between the ring cable and the peripheral of steel frame，
and the front of membrane surface is level．the back of membrane SUrface with horizontal direction exist
angle．The entire membrane surface spatially warps，and across 72 dorsal cables and 72 valley cables to
form surface modeling．This paper describes diaphragm processing to the installation of the membrane
structure，lifting，tensioning of the whole process of construction and overcome the key technologies in the
construction，which ensure the quality and progress of the project，and achieve good social benefits．
Key words：stadiums；roofs；membrane structure；tensioning；construction
1 工程概況
盤錦市體育中心位于盤錦市遼東灣新區，場館
建設用地面積48．3萬m2，總建筑面積121 258m2。
由體育場、綜合館、游泳館、網球館、商業綜合體等5
個單體組成，總座席數46 225位。可舉辦地區性比
賽和全國單項比賽，為第十二屆全運會的比賽場館
之一，建成后將成為盤錦市新的標志性建筑。
體育場為第十二屆全運會女子足球比賽場館，
體育場建筑面積45 100m2，座席數35 500位，分為
[作者簡介】于德國，講師，E·mail：81417673@qq．corn
[收稿日期]2014-04-04
東西2個看臺，上部索膜結構屋蓋體系屬于超大跨
度空間張拉索膜結構工程，屋蓋懸挑長度為29—
41m。整個結構由外圍鋼框架、屋蓋主索系和膜屋
面3部分組成，其中外圍鋼框架包括內外兩圈x形
交叉鋼管柱和自上至下共6圈環梁(或環桁架)；屋
蓋主索系包括內圈環向索1道和徑向索，包括144
道吊索、72道脊索和72道谷索；膜面布置在環索和
外圍鋼框架之間的環形區域，膜面前端水平，后端
與水平方向成夾角，整個膜面空間扭曲，并跨越72
道脊索和72道谷索形成波浪起伏的曲面造型。膜
片單元最大展開面積約為203m2，投影面積約為
萬方數據
施工技術第44卷
171m2，質量約為305kg，最小展開面積約為145m2，
投影面積約為121 m2，質量約為218kg。如圖1
所示?
a體育場效果b膜結構
圖1盤錦市體育中心體育場
Fig．1 Pa哪in Sports Center Stadium
2施工工藝流程
2．1脊索地面展開
脊索材質為帶Galfan鍍鋅防腐涂層高強度鋼
索，抗拉強度≥1 670MPa。外部Galfan涂層使索體
具有優越的防腐性能。在索體展開過程中，必須做
到緩慢展開，將索體盤卷產生應力完全釋放出來。
同時，應注意對索體的保護，索體不能直接放置在
地面上，應用枕木分段支墊。脊索索頭一端可調
(見圖2)，在脊索展開后，根據設計計算及現場復測
對可調端長度進行校核，避免后期高空施工出現
困難。
—甭F{～I二二。一f一一≥覆一、、二，c= 一一一Σ、‘：，
圖2脊索示意
Fig．2 Dorsal cable
2．2膜片加工及預張拉
1)膜片加工
膜片直接在工廠加工后到現場要進行材料的
檢驗，并作檢驗記錄。經反復校核確認無誤后，嚴
格按照圖紙進行裁剪下料。裁剪好的膜片通過熱
合方式連接，連接后對于需補強部位進行加厚熱合
補強，對合攏后的膜片進行測量，比照成品圖對膜
片周邊及細節部分的加工誤差進行調整，使之達到
圖紙標定尺寸。
2)膜片預張拉
膜片安裝前須進行一次張拉，由于本工程膜片
安裝階段處于冬季施工階段，按照《膜結構技術規
程》CECS 158：2004的規定，在溫度4'E以下不能進
行施工，PTFE膜材在溫度4℃以下拉伸時應力無法
傳遞，目前PTFE膜材冬季安裝施工在國內尚無先
例。因此膜片的一次張拉在室內進行，室溫要保證
在10℃以上。
膜張拉標準通過補償量進行衡量：最大膜單元
緯向補償量約為1 400mm，徑向補償量約為60mm；
最小膜單元緯向補償量約為1 200mm，徑向補償量
約為50mm，受地面條件的限制，緯向補償量張拉在
地面進行；徑向補償量采用加長張拉螺桿的長度進
行暫時安裝。
膜片緯向預張拉過程：在地面做好預張拉位移
標志線，標志線按10ram一次；成品膜單元兩端每個
倒鏈處各安排工人1名，同時拉動倒鏈；2名工人在
膜的兩側觀察膜面拉伸位移，當位移達到標志線時
停止張拉；此過程每間隔15rain重復一次；間隔期間
工作人員穿軟底鞋在膜面上反復走動，加快膜面應
力在拉伸方向上的傳遞；經過12h靜力預張拉后，松
掉倒鏈，將兩個膜單元卷起，放到運膜車上，運至安
裝現場。
2．3膜單元組裝
采用膜單元形式安裝膜片，與以往膜結構單獨
安裝膜片相比，效率提升約1倍，且大量空中作業在
地面預先完成，減少了高空作業帶來的安全隱患。
2．3．1 展膜階段
將展膜地面雜物清理干凈，將帶有銳角硬物、
凸出地面雜物剔除，如鋼筋頭、管子頭等，將地面污
染等物清洗干凈。將已清洗干凈的保護膜鋪設在
需展開膜單元的位置，并拉設好防護繩。將需要安
裝的膜單元，采用人工方式，從膜單元堆放場運至
安裝位置。將膜片按照如圖3所示方向進行展開。
圖3膜片展開于脊索兩側
Fig．3 Membrane expansion on the
two sides of dorsal cable
2．3．2 膜片與索組裝
膜片與索的連接分為2種形式：①U形卡連接
(見圖4a)；②U形可調節連接(見圖4b)。其中膜
片與脊索相連為第1種連接方式，該連接方式一次
成型，安裝之后不可調節；膜片與谷索連接為第2種
連接方式，該種連接方式為可調節連接，膜面的二
次張拉正是在這種連接形式的基礎上實現的。
I)膜片與脊索連接膜片邊緣通過鋁合金卡
具、U形卡與脊索相連。首先將橡膠棒穿人膜片邊
萬方數據
于德國等：盤錦市體育中心體育場大跨度屋蓋空間張拉索膜結構施工技術51
a¨眵胥連接h 1彤口]淵節懲接
圖4膜片與索組裝
Fig．4 Assembly of membrane and cable
緣加工好的套環內，然后安裝u形卡，u形卡與膜
片之間滿布鋁合金墊板，通過墊板將u形卡集中荷
載轉化成對膜邊緣的線荷載。每節鋁合金墊板長
度為400mm，上下層交錯布置，每塊墊板開3個
thl2mm螺栓孔，1個用作連接u形卡，另外2個用
作上下層墊板連接。單側膜片邊緣u形卡沿索長
方向間距400mm(雙側安裝后間距為200mm)均勻
布置。如圖5所示。
圖5 U形卡和鋁合金墊片
Fig．5 U-shaped clamp and aluminum shim
2)膜與谷索的連接膜與谷索的連接在高空
完成，但連接件的安裝在地面完成。該連接件為U
形可調節連接，安裝時首先穿入橡膠棒，鋁合金卡
具為咬扣形式，沿膜片一端滑入。與谷索相連端邊
緣滿布鋁合金卡具，卡具之間通過墊板與螺栓相
連，使整個膜邊緣形成整體受力體系。鋁合金卡具
另一面同樣為咬扣形式，通過螺母和螺桿與u形卡
連接，達到可調節目的。如圖6所示。
圖6鋁合金卡具
Fig．6 Aluminum f'Lxture
3)膜片前后邊索安裝前后邊索的連接方式
與谷索的連接卡具相同，前后邊索主要起維持膜邊
緣穩定性作用，不涉及張拉工作，所以省去調節螺
桿，直接將u形卡與鋁合金卡具相連。邊索一端與
脊索相連，另一端與外圍鋼結構相連，通過調節邊
索空間位置及彎曲角度，使膜面達到緊繃、平整的
外觀效果。
2．4膜單元吊裝及安裝
2．4．1 膜單元吊裝
膜單元組裝完畢后，開始膜單元的吊裝工作。
由于膜最長長度為41m，如用起重機起吊后，在空中
扭轉就位十分困難，甚至會因為操作不當對膜單元
造成破壞。針對現場場地條件，通過對大型卷揚機
的組合使用，研發出一種安全高效、操作簡便的提
升系統：空中滑移提升。操作時共采用2臺5t卷揚
機，一臺3t卷揚機，提升點分別位于脊索后端索頭
位置、脊索前端索夾位置、環索方向距脊索前端索
夾約膜長度位置。如圖7所示。
fl空中滑移原理
c空中滑移階段d滑移就位，準備安裝
圖7膜單元提升過程
Fig．7 Membrane lifting processing
提升工作開始時，同時啟動脊索前端的5t卷揚
機與脊索后端的3t卷揚機，將已組裝好的膜片整體
提起到合適的高度，此時膜單元與環索方向平行，
啟動鋼結構脊索耳板處的5t卷揚機向上提升，同時
連接脊索后端的3t卷揚機向下降落，使膜片空中轉
向，提升到安裝位置。
2．4．2 膜單元安裝
單元膜片提升到位后，首先拉動脊索前端的2
個2t×3m倒鏈，將索頭張拉到位，穿人索銷，然后拉
動脊索后端的2個5t×3m倒鏈，將索頭張拉到位，
穿入索銷。將前邊索的兩端分別與脊索索夾、谷索
索夾的相應耳板相連接。
萬方數據
52 施工技術第44卷
安裝谷索邊界：在谷索上掛設1個1m×4m×
1．2m的鋼制吊籃，作為施工人員的操作平臺。吊籃
上設有4個尼龍輪可卡在谷索上；在內環索的谷索
索夾處掛設1個導向滑輪，穿入qbl8mm尼龍繩，繩
子的兩端均在鋼制吊籃上，施工人員拉動繩子就可
使吊籃沿谷索上下滑動；將膜安裝使用的附件、工
具碼放在鋼制吊籃內；谷索的安裝自上而下進行；
最后安裝單元膜片的后邊索，由于冬季施工膜面張
拉困難，為保證膜片的安全，后邊索的兩端采用2個
2t×3m倒鏈拉接固定。
2．5膜面張拉
1)膜面預應力施加順序每個膜單元施加預
應力時，應先邊角、后中部，先短邊、后長邊對稱
張拉。
2)控制方法①位移控制：第1次位移量為設
計位置量的50％，第2次位移量為設計位置量的
30％，第3次位移量為設計位置量的20％，位移允
許偏差±10％；②用專用測力儀對張拉完成的膜單
元的有代表性的施力點進行抽檢，力值允許偏差
±10％；應由設計單位、監理單位、總包單位和施工
單位共同選定有代表性的施力點。
3)預應力施加間隔每次施加預應力間隔
24h。第2，3次施加預應力時，各工作點位人員隨時
觀察膜面張緊度，遇有應力集中的情況應及時調
整，避免膜面破壞。視膜面張緊程度，可調節谷索
長度，進行個別膜面預應力的調整。
4)膜張拉基本完成后，方可交給后續施工單位
進行馬道及維修走道的安裝，以免交叉施工造成膜
面損傷或破壞。
5)馬道安裝完成后，進行膜單元張拉調整，視
膜面張緊程度，可調節谷索長度，進行膜面預應力
的調整。
3施工中克服的關鍵技術
1)根據屋蓋懸挑長度，膜片最長41m，膜片單元
前端水平，后端與水平方向成夾角，整個膜面空間
扭曲，形成波浪起伏狀的曲面造型。
2)膜片安裝采用地面拼裝，形成膜單元吊裝，
高空安裝工作量減半，加快了施工效率，縮短工期。
3)膜片張拉采用工廠預張拉，成卷運輸到現場
安裝，空中進行二次張拉，解決了冬季施工膜片無
法張拉的難題。
4)施工過程中采用了u形可調節螺桿、空中滑
移吊裝技術，成功解決了空間張拉后膜邊定位難題
及大跨度膜片吊裝難題。
5)施工過程進行仿真模擬計算，采用大型通用
有限元分析軟件ANSYS對施工過程進行模擬計算，
確保了施工質量和施工過程的安全。
4結語
盤錦市體育中心體育場在施工過程中，由于處
于冬季施工，成功運用了膜片預張拉技術；以膜單
元形式安裝膜片，大量空中作業在地面預先完成，
工作效率提升了約1倍；針對現場場地條件，通過對
大型卷揚機的組合使用，采用空中滑移提升技術；
最后通過高空張拉調節等施工工藝，提高了膜安裝
精度，節省了工期。
參考文獻：
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[6] 邱澗冰．國家體育場膜結構設計[J]．城市住宅，2008(4)：
50．51
蘇州728m全國第一高樓樁基工程完工
2015年4月4 El凌晨，最后一根鋼管柱C60高
強度水下混凝土澆筑完成，標志著蘇州中南中心項
目所有樁基全部施工完成。
蘇州中南中心位于蘇州金雞湖湖西CBD核心
區，是湖西CBD城市天際線的中心和制高點，與在
建的東方之門、蘇州中心廣場組成一個整體，形成
風格統一的面向金雞湖的城市建筑群形象。項目
總建筑面積約50萬m2，地上138層，地下5層，檐
口高度598m，塔冠最高點729m，成為全國在建第一
高樓。項目以打造綠色、生態、智慧、高效、多功能
復合的超高層綜合體為理念，建成集觀光、七星級
酒店、頂級公寓、國際5A級寫字樓、世界頂級商業
一體化的現代大型綜合體，建成后將是蘇州城市新
名片，引領蘇州工業園區成為具有國際競爭力的現
代化、國際化新城區。
本項目樁基工程總共1 901根樁，包括塔樓區
719根及非塔樓區1 182根，全部采用鉆孔灌注樁施
工工藝，該項目豎向支承采用320根“一柱一樁”的
鋼管混凝土柱和型鋼格構柱，截面小而承載力大，
便于與地下室的梁、柱、墻、板等連接，為后期地下
室逆作法開挖提供了有力保障。
(摘自“中國建筑新聞網”2015-04．14)

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