张拉膜用钢缆索的技术要点

张拉膜用钢缆索的技术要点涉及材料选择、结构设计、施工工艺和质量检测等多个方面，以下为您详细介绍：

 材料选择

 钢丝绳：由多股绳股围绕绳芯捻制而成，绳股多为钢绞线，绳芯可以是纤维芯或金属芯。具有高强度、高弹性模量以及良好的柔韧性，是膜结构工程中常用的拉索材料。在空间结构中，应选用无油镀锌钢芯钢丝绳，这种钢丝绳不仅具有优异的力学性能，还能有效防止腐蚀，提高使用寿命。其捻距一般是直径的5  8倍，钢丝的极限抗拉强度可选用1570MPa、1670MPa等，弹性模量不小于1.2×10^5MPa。

 钢绞线：由多股钢丝捻制而成，索股和索芯均由钢丝构成。具有破断力大、柔韧性好、方便施工等优点。可分为镀锌钢绞线、铝包钢绞线、高强度低松弛预张力钢绞线等多种类型，其中高钒镀层钢绞线（Galfan索）和密封钢绞线在空间结构领域得到了大量应用。其黏距一般小于直径的14倍，钢丝的极限抗拉强度宜选用1670MPa、1770MPa、1860MPa等级别，弹性模量不小于1.6×10^5MPa。

 钢丝束：捻距一般大于直径的15倍，也称半平行钢丝束。钢丝束的捻距大、捻角小，因此钢丝排列紧密、受力均匀，能够充分发挥高强度钢丝的性能，但其抗扭稳定性较差，需要现场捻制。钢丝的直径一般为5mm和7mm，极限抗拉强度宜选用1670MPa、1770MPa等级别，弹性模量不小于1.9×10^5MPa。

 钢拉杆：在韧性、疲劳寿命、整体一致性、防火性能、防腐性能、施工安装、索力监测等方面均优于钢丝类索，但其只能应用于直线形的部位。材质有合金钢和不锈钢两种，屈服强度有多个级别可选，如235MPa  1080MPa等，弹性模量不小于2.0×10^5MPa。

 锚具：形式多种多样，常用的有热铸锚、压制锚、冷铸锚、夹片锚、挤压锚等。其中，热铸锚的锚具采用低熔点的锌铜合金填料进行浇铸，冷却后锚住索体；压制锚则通过高强度钢材做成的索套在高压下环向挤压成形，握裹住索体。不同锚具形式适用于不同的工程需求和拉索材料。 

 结构设计

 张拉整体索膜结构：是近年来在国外迅速发展起来的一种新型的大跨度空间预应力张拉结构体系。由索、压杆组成，在全张拉的索网中内嵌悬浮的压杆，并用特制的节点连接构件，结构的表面覆盖以特殊的材料  膜材，使得整个结构外观十分美观。 

 索穹顶结构：实际上就是一种特殊的索膜结构，是一种结构效率极高的张力集成体系。其外形类似于穹顶，而主要的构件是钢索，由始终处于张力状态的索段构成穹顶，利用膜材作为屋面。例如某体育馆屋面采用膜材和金属屋面板两种材料，屋盖中部叶片状部分采用膜结构屋面，其余部分采用金属屋面，膜材屋面部分整体突出于屋面，其与金属屋面间设置竖直的天窗。

 施工工艺

包括膜单元制作、支撑钢结构安装、钢索及锚具安装、膜单元吊装安装、预应力张拉、检查验收等步骤，具体为：

 膜单元制作：由于索膜结构体形通常都较为复杂，各种角度变化较多，加工精度要求非常高。在膜结构制作前，需要对工程所用膜材及配件按设计和规范要求进行材质和力学性能检验，如膜材的双向拉伸试验。膜材加工制作要严格按设计图纸在专业车间由专业人员制作。裁剪作业过程中应尽量避免膜体折叠和弯曲，以免膜体产生弯曲和折叠损伤而使膜面褶皱，影响建筑美观。

 支撑钢结构安装：张拉索膜结构的支承可分为刚性边界和柔性边界。支承结构安装误差的大小，不仅直接影响建筑的外观，还影响结构内预应力的分布，严重者将影响结构的安全性。在安装支承钢结构前，应按规范和设计要求对钢结构基础的顶面标高、轴线尺寸做严格的复测，并做好复测记录。

 钢索及锚具安装：成品拉索出厂前应经超张拉检测，超张拉荷载为索标称破断荷载的45%  60%。钢丝绳拉索下料前必须进行预张拉，预张拉值为索体标称破断荷载的0.55倍，荷载持续时间不小于1h，强拉次数不少于2次。检查锚具无损伤，防腐处理符合产品标准和设计要求。拉索安装施工应编制专项施工方案，放索前需清理现场，以防索体被划伤。拉索牵引过程中，必须用专用吊装夹具及牵引工具，避免拉索被损伤及破坏保护层，有较大转角时应设置转向架。户外安装时，风力不宜大于4级，避免拉索发生大振动现象。安装后调整索力，对于索系支撑式膜结构的重要部位，采用索力和位移的双控，其他膜结构类型的拉索以施力点的位移值作为控制标准。索力、位移调整后，对索端锚具的锚固进行检查，均应满足设计和安全要求。

 膜单元吊装安装：将所有需要停放膜材料的场地清洁干净，铺设洁净的地面保护膜，在地面保护膜上按安装方向展开成品膜片，根据安装方案的要求，将需要在地面安装的附件安装就绪并验收合格。按照安装方案搭设安全稳固的高空作业工作平台。吊装膜单元时，根据施工安装方案采取捆扎吊装或展开吊装的方法，吊装时需紧密配合，协调工作，统一指挥。吊装前必须确定膜片的准确位置，保证一次吊装成功。高空作业人员携带随身工具，随时协助膜片吊装及展开就位。展开膜片时应在膜片上安装临时夹板，严格检查膜片受力处有无裂口，发现裂口须及时修复。膜单元吊装时风力不宜大于四级。将膜索连接处进行适当调整，达到连接均匀到位。

 预应力张拉：严格检查千斤顶、测力传感器、仪表和张拉设备构是否完好。认真核对施工图，仔细检测施力点的位移量和预应力状态下的受力值。按施工安装方案用张拉设备和测力仪器，在施力点对整体结构体系施加预张力。施力过程按安装方案确定的步数和每步的位移量进行，如有必要可视现场具体情况做有效的调整。同时在膜片上适当位置观察膜的紧绷均匀程度和整体结构体系的受力情况，观察施力设备的施力值。最后一步施加预张力与上一步的间隔时间应大于24h，以消除膜材料的徐变。施力的控制标准，以施力点位移达到设计范围为准。

 检查验收：膜结构制作、安装分项工程应按具体情况分为一个或者若干个检验批。与膜结构制作安装相关的钢结构分项工程的验收应按《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205执行。膜结构的支撑结构和各项连接构造应符合设计要求。膜面排水、防水应全部进行检查，膜面应无明显污渍、串色现象，无破损划伤无明显褶皱。工程完工后宜检查膜面的张力值是否符合设计的要求。拉索、拉杆、锚具、膜结构及其他连接件的品种、规格、性能应符合国家产品标准和设计要求。拉索、拉杆、锚具、膜材按现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205的规范规定进行抽查复验，其复验结果应符合国家产品标准和设计要求。索杆的拉索、拉杆、索头长度、销轴直径、锚头开口深度等尺寸和偏差应符合其产品标准的规定和设计要求。采用铸钢件制作的锚具，应采用超声波探伤进行内部缺陷的检查，其内部缺陷分级及探伤方法应符合现行国家标准《铸钢件超声波检测》GB/T7233.12的规定，检查结果应符合设计要求。成品拉索应进行超张拉检验，超张拉载荷应为拉索标称破断力的55%和设计拉力值两者的最大值，且超张拉持续时间不应小于1h。检验后，拉索应完好无损。膜材料、膜片放样尺寸、膜片裁剪尺寸应符合设计要求，膜片放样尺寸允许偏差不应超过士1mm、膜片裁剪尺寸允许偏差不应超过士2mm。施工单位对其首次采用的膜片热合连接形式、热合设备、热合层数、热合膜材等，应进行热合工艺评定，根据评定报告制定热合工艺和实施方案。索杆预应力施加方案，包括预应力施加顺序、分阶段张拉次数、各阶段张拉力和位移值应符合设计要求；对承重索杆应进行内力和位移双控制，各阶段张拉力值或位移变形值允许偏差为±10%。

 质量检测

 材料检测：检验张拉膜材料的物理和化学特性，包括抗拉强度、撕裂强度、耐久性和抗紫外线性能等。

 结构完整性检测：评估张拉膜结构的整体稳定性，检查连接节点、支撑结构和张拉系统的完好性。

 表面质量检测：通过目视和仪器检测，检查膜材表面的缺陷，如裂纹、孔洞和褶皱。

 负载测试：测试张拉膜在不同环境条件下的承载能力和变形情况。

 环境适应性检测：评估张拉膜在各种气候条件下的耐候性和适应性。张拉膜检测的范围通常包括从原材料到成品安装的各个阶段，确保每个环节的质量和安全。检测采用一系列专业的方法，如非破坏性测试（NDT）、物理实验室测试、现场测试、视觉检查和化学分析等，以确保检测结果的准确性和可靠性。

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