北京城建李久林：挑战高难度双曲面膜结构施工！

国家速滑馆 位于北京市林萃路和奥林西路之间，奥林匹克公园西侧，国家网球中心南侧，是 2022年冬奥会北京赛区新建的标志性场馆 ，具有独特的双曲马鞍形屋面，屋盖结构体系为马鞍形单层索网结构，索网外围为环形钢桁架结构。

国家速滑馆采用双曲面膜结构作为屋盖主结构体系的室内装饰系统 。膜结构工程分为 3 部分：①观众休息厅玻纤膜幕墙系统；②比赛大厅玻纤膜幕墙系统；③比赛大厅低辐射镜面吸声膜吊顶系统。国家速滑馆屋面索网结构如图1所示。

图1  国家速滑馆屋面索网结构

1）国家速滑馆膜结构由膜附属钢结构与索网、环桁架钢结构相连接形成张拉整体结构，目前膜结构普遍呈规则形状，类似马鞍面状的大型膜系统乃是国内首创。呈空间曲面形状的膜结构要由平面膜材通过拼接组合形成， 对 膜材裁剪精度要求非常高 。

2）速滑馆膜单元面积大、膜块多，膜周边需热合加强的位置较多，热合工作需多人操作完成， 加工工时长 。

3）膜结构安装时正值北京隆冬季节，室外气温很低，而 膜的安装、张拉过程受温度影响较大 。

操作平台采用 无脚手架方案 ，在膜框架上挂设安全网、铺设走道板作为操作平台。使用主体钢结构安装的钢楼梯及马道，作为施工上下通道；在施工区域钢结构上沿周圈拉设尼龙绳作为安装时的安全施工行走路线。在施工区域钢结构上沿周圈拉设尼龙绳作为安装时的安全施工行路线(见图2) 。

图2  吸声膜安装行走路线

吸声膜安装步骤如下。

1）安装准备

场地清理，铺设保护膜。

2）膜单元吊装及临时固定

沿膜单元膜附属框架四周每4m设1个提升吊点，吊点绳扣采用尼龙绳。滑轮每隔4m用尼龙吊带挂设在膜附属框架上，吊绳通过滑轮下放至地面并与膜单元吊装工装连接。开始提升，距地面0.5m时暂停吊挂，膜单元吊装到位后，将膜夹具、专用膜工装、螺栓与膜单元连接部位组装，组装完成后用工装夹板与膜边界临时拉结，如图3所示。

图3  吸声膜单元临时固定

3）膜单元安装及张拉

安装人员在各自位置上，将膜单元定位点与膜附属框架的边界对正，再将膜单元拉至安装位置。先对称将短边安装张拉到位，并由中部向两边依次安装膜附件及螺栓，最后安装长边边界处膜附件和螺栓并张拉完成。依次进行其他膜单元安装。

膜安装短边螺栓时，经过拧紧螺栓压平铝合金夹具逐步将膜单元张拉平整。低辐射镜面吸声膜单元安装张拉时，从长边的中心点开始逐步向两端安装和张拉，螺栓拧紧、膜片平整后即张拉安装到位，膜单元张拉顺序如图4所示。

图4 吸声 膜单元张拉顺序

4）吸声材料安装

施工人员利用滑轮及吊绳将吸 声 玻璃丝棉吊装至马道上并临时堆放，在操作平台上将吸 声 玻璃丝棉支撑钢丝绳网安装在膜单元上方并拉结完成。利用人力将吸 声 玻璃丝棉 运送至安装位置。施工人员将吸 声 玻璃丝棉 组装成单元板块，安装吸 声 玻璃丝棉四周边界并固定牢固，拉结玻璃丝棉 上钢丝绳并固定。吸声材料安装如图5所示。

图5  吸 声 材料安装示意

国家速滑馆张拉膜系统分为 比赛大厅 和 休息大厅 。比赛大厅玻纤膜系统共约160个膜单元，休息大厅玻纤膜系统共约120个膜单元。2个玻纤膜系统膜面积及质量均较小，在地面展开、组装，利用人力吊装到位后安装。操作平台搭建与安装吸声膜类似，行走路线如图6所示。

图6  玻纤膜安装行走路线

单元膜片四周边界分别与膜附属钢结构及配套铝合金夹具进行连接，形成 整体张拉结构 。玻纤膜安装前期步骤基本与吸声膜类似。玻纤膜安装如图7所示。

图7  玻纤膜安装示意

玻纤膜单元张拉顺序与吸声膜相同。玻纤膜单元采用位移控制方法，力值抽检，张拉间隔与吸声膜一致。

本工程膜块较多，膜边安装长度较长，现场耗时多。除了采取膜材在车间预张拉措施外，现场施工时也要采取一定措施，以提高施工进度、保证膜材安全。

1）膜单元地面组装需 增加人工 ，保证膜组装在较短时间内完成，以避免膜材受冷后变得过硬。

2）膜单元提升过程中 加强保护 ，提升设备及提升过程中所有与膜面接触的坚硬物体需使用废膜包好，避免硌伤、划伤膜面。

3）膜安装过程中 增加安装工装、张拉设施及安装工人 ，以保证膜单元张拉到位。

4）如温度过低，在膜单元组装和张拉过程中，还要 增加保温措施 ，如在地面组装时，组装位置地面铺设保温棉，在张拉过程中，膜面利用保温棉、棉被等覆盖。

5）为保证施工进度，现场施工时需 增加一定的 防风措施 。