多曲面异形膜安装结构及安装方法

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，具体涉及一种多曲面异形膜安装结构及安装方法。

背景技术

幕墙是利用各种强劲、轻盈、美观的建筑材料取代传统的砖石或窗墙结合的外墙工法，是包围在主结构的外围而使整栋建筑达到美观，多功能而又安全的外墙工法，简言之，就是将建筑穿上一件漂亮的外衣。幕墙由面板与支承结构体系组成的，可相对主体结构有一定位移能力或自身有一定变形能力，不承担主体结构所受作用的建筑外围护墙。目前，传统大型场馆类幕墙多为玻璃幕墙、石材幕墙、金属板幕墙等。膜结构是一种非传统的全新结构形式，充满张力且富于变化的曲面、自由灵活的大空间为人们提供了全新的视觉感受。膜结构幕墙包括骨架式膜结构幕墙、充气式膜结构幕墙、张拉式膜结构幕墙。

专利CN201911312096.4公开了一种多曲面异形组合幕墙体系施工方法。解决大型建筑中使用铝板、阳光板以及玻璃作为多曲面组合幕墙材料的安装的问题。该建筑物幕墙包括多曲面形的铝板幕墙、阳光板幕墙和玻璃幕墙三个区域，所述的多曲面形包括规则平面和异形曲面，根据建筑师给出的平、立面图进行三维电脑建模，由三维模型与每层平面的相交线得出一个二维外轮廓曲线，在此二维外轮廓曲线基础上，进行立面分格，得出每个铝板或玻璃单元的位置和二维坐标数值，再根据该二维坐标数值来搭建龙骨体系，然后再在龙骨体系上的分格单元安装铝板、阳光板以及玻璃单元，最后组成多曲面异形组合幕墙，施工效率高，施工效果良好。

专利CN202010133209.0公开了一种ETFE膜结构幕墙安装施工方法，具体包括如下步骤：S1、完成施工准备后，在建筑的主体结构或二次钢结构上完成支撑膜结构的钢支架预埋和安装，并在钢支架用于支撑ETFE膜片的连接板上精确放样取孔及安装不锈钢螺栓；S2、在展膜场地上铺设PVC保护膜或彩条布形成展膜平台，将ETFE膜片在展膜平台展开，在膜边安装铝合金夹具；S3、利用牵引装置将展膜平台上的ETFE膜片整体提升，靠近钢支架支撑ETFE膜片的连接板；S4、拉设防风绳网并对ETFE膜片周边进行临时固定；S5、对ETFE膜片进行张拉调整，将固定在ETFE膜片的铝合金夹具通过安装在连接板上的不锈钢螺栓固定在钢支架上，使得ETFE膜片的各膜边与钢支架固定；S6、送风管安装并充气调试，组织合格验收。

然而现有的膜结构幕墙施工安装时很少考虑风荷载和温度的影响，因此需要开发一种安装后既体现美观、符合设计造型要求，又能够很好地满足工程属地季候要求的膜结构幕墙。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多曲面异形膜安装结构及安装方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种多曲面异形膜安装结构，其包括多个多曲面膜结构单元，每个多曲面膜结构单元为多曲面倾斜结构，每个多曲面膜结构单元从上至下设置有多排双曲面独立膜结构单元组，每个双曲面独立膜结构单元组包括多个双曲面独立膜结构单元，每个双曲面独立膜结构单元包括：膜骨架，其包括主骨架和支撑骨架，其中，支撑骨架包括第一直杆支撑、第一短柱支撑和钢梁，主骨架包括沿中轴线对称设置的两侧曲面骨架结构，每侧曲面骨架结构包括倾斜且具有弧度的第一骨架和第二骨架，第一骨架和第二骨架的内端部沿竖直方向间隔设置，并通过第一直杆支撑的两端固定连接，第一骨架和第二骨架的外端部相交，并在交汇处形成尖角结构，主骨架的外边缘设置有通长托膜板，通长托膜板用于张铺膜材；其中，两侧的第一骨架的内端部的交汇处和两侧的第二骨架的内端部的交汇处分别通过两根第一短柱支撑与沿竖直方向间隔设置的两根钢梁固定连接。

在一优选实施方式中，支撑骨架还包括第二直杆支撑和第二短柱支撑，第二直杆支撑平行于第一直杆支撑，第二直杆支撑的两端分别与第一短柱支撑的中部固定连接，两侧的尖角结构分别通过两根第二短柱支撑与钢梁固定连接。

在一优选实施方式中，曲面骨架结构向内侧弯曲，曲面骨架结构的外侧与钢梁固定连接，第一骨架和第二骨架均采用圆柱钢管，并且第一骨架的长度大于第二骨架的长度，第一骨架的曲率大于第二骨架的曲率。

在一优选实施方式中，第一短柱支撑和第二短柱支撑均与钢梁相垂直，两侧的第一骨架的内端部的交汇处和两侧的第二骨架的内端部的交汇处通过第一连接杆与第一短柱支撑的端部焊接连接，两侧的尖角结构分别通过第二连接杆与第二短柱支撑焊接连接。

在一优选实施方式中，双曲面独立膜结构单元还包括压膜条，压膜条压设在张铺于通长托膜板的膜材上，并通过均匀设置的螺栓将压膜条与通长托膜板固定连接，膜材采用PTFE膜材。

在一优选实施方式中，位于同一排双曲面独立膜结构单元组的相邻两个双曲面独立膜结构单元的尖角结构相互邻接，并且位于同一排双曲面独立膜结构单元组的相邻两个双曲面独立膜结构单元的尖角结构与位于其下排且相邻的双曲面独立膜结构单元的顶部中轴线位置相邻接。

在一优选实施方式中，钢梁采用方通钢管，两根钢梁与幕墙斜柱通过螺栓固定连接，钢梁横向每隔三跨留设有一道伸缩缝，伸缩缝处开设有椭圆形长孔，长度为100mm，安装时螺栓居中安装，螺栓两侧均留有30mm的活动空间。

本发明还提供了一种多曲面异形膜安装方法，包括如下步骤：制作双曲面独立膜结构单元的主骨架；制作支撑骨架，并将支撑骨架和主骨架拼装为膜骨架；将多个双曲面独立膜结构单元组合拼装成多曲面膜结构单元；将裁剪好的膜材沿膜骨架进行张铺；膜材按主骨架的曲面铺设好后，用张拉器沿膜材边缘施加牵引力进行预张；将预张后的膜材进行固定；将多个多曲面膜结构单元吊装并安装在幕墙斜柱上；其中，每个多曲面膜结构单元为多曲面倾斜结构，每个多曲面膜结构单元从上至下设置多排双曲面独立膜结构单元组，每个双曲面独立膜结构单元组包括多个双曲面独立膜结构单元；并且其中，主骨架包括沿中轴线对称设置的两侧曲面骨架结构，每侧曲面骨架结构包括倾斜且具有弧度的第一骨架和第二骨架，第一骨架和第二骨架的外端部相交，并在交汇处形成尖角结构。

在一优选实施方式中，多曲面异形膜安装方法还包括：安装前在幕墙斜柱上设置钢梁安装位置，以进行钢梁安装，钢梁采用方通钢管与幕墙斜柱通过螺栓连接，两根钢梁纵向间隔设置,横向每隔三跨留设一道伸缩缝，伸缩缝处开设椭圆形长孔，长度为100mm，安装时螺栓居中安装，两侧留有30mm的活动空间。

在一优选实施方式中，制作支撑骨架，并将支撑骨架和主骨架拼装为膜骨架包括如下步骤：制作第一直杆支撑，并将第一直杆支撑的两端分别与第一骨架和第二骨架的内端部固定连接；制作第一短柱支撑，并将两侧的第一骨架的内端部的交汇处和两侧的第二骨架的内端部的交汇处分别通过两根第一短柱支撑与两根钢梁固定连接；制作第二直杆支撑，并将第二直杆支撑的两端分别与第一短柱支撑的中部固定连接，并使第二直杆支撑与第一直杆支撑相平行；制作第二短柱支撑，并将两侧的尖角结构分别通过两根第二短柱支撑与位于下方的钢梁固定连接。

与现有技术相比，本发明的多曲面异形膜安装结构及其施工方法的有益效果是：本发明的多曲面异形膜安装结构采用类似白鹭造型的双曲面独立膜结构单元，既体现了设计造型新颖，又很好地解决了敞开式屋盖产生场内风压作用，该结构的漏空率达到40％，能够很好地满足工程属地季候要求，形成空气畅通对流。而且多曲面异形膜安装结构采用PTFE膜材，此种材料具有一定自洁性，经过日晒后能够变成白色。

附图说明

图1为本发明的优选实施方式的多曲面膜结构单元的局部主视图。

图2为本发明的优选实施方式的多曲面膜结构单元的侧视图。

图3为本发明的优选实施方式的多曲面膜结构单元的局部膜面立面图。

图4为本发明的优选实施方式的双曲面独立膜结构单元结构示意图。

图5为图4中沿A-A方向的剖视图。

图6为图4中沿B-B方向的剖视图。

图7为图4中沿C-C方向的剖视图。

图8为本发明的优选实施方式的膜材边缘剖视图。

图9为本发明的优选实施方式的钢梁与主结构柱体连接节点示意图。

图10为本发明的优选实施方式的钢梁伸缩缝处与主结构柱体连接节点示意图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

如图1-3所示，本发明优选实施方式的多曲面异形膜安装结构包括多个多曲面膜结构单元，每个多曲面膜结构单元为多曲面倾斜结构，每个多曲面膜结构单元从上至下设置有多排双曲面独立膜结构单元组100，在本实施例中，可以选择为9排。每个双曲面独立膜结构单元组100包括多个双曲面独立膜结构单元200，每个双曲面独立膜结构单元200包括膜骨架。如图1-8所示，膜骨架包括主骨架401和支撑骨架。其中，支撑骨架包括第一直杆支撑511、第一短柱支撑512和钢梁513，主骨架401包括沿中轴线400对称设置的两侧曲面骨架结构，每侧曲面骨架结构包括倾斜且具有弧度的第一骨架411和第二骨架412。第一骨架411和第二骨架412的内端部沿竖直方向间隔设置，并通过第一直杆支撑511的两端固定连接，第一骨架411和第二骨架412的外端部相交，并在交汇处形成尖角结构413，主骨架401的外边缘设置有通长托膜板602，通长托膜板602用于张铺膜材601。其中，两侧的第一骨架411的内端部的交汇处和两侧的第二骨架412的内端部的交汇处分别通过两根第一短柱支撑512与沿竖直方向间隔设置的两根钢梁513固定连接。

在一优选实施方式中，支撑骨架还包括第二直杆支撑514和第二短柱支撑515，第二直杆支撑514平行于第一直杆支撑511，第二直杆支撑514的两端分别与第一短柱支撑512的中部固定连接，为保障造型受的风力作用后产生侧向摇摆，两侧的尖角结构413分别通过两根第二短柱支撑515与钢梁固定连接，使整个白鹭造型具有四个固定点支撑。

在一优选实施方式中，曲面骨架结构向内侧弯曲，曲面骨架结构的外侧与钢梁513固定连接，第一骨架411的长度大于第二骨架412的长度，第一骨架411的曲率大于第二骨架412的曲率。

在一优选实施方式中，第一短柱支撑512和第二短柱支撑515均与钢梁513相垂直，两侧的第一骨架411的内端部的交汇处和两侧的第二骨架412的内端部的交汇处通过第一连接杆701与第一短柱支撑512的端部焊接连接，两侧的尖角结构413分别通过第二连接杆702与第二短柱支撑515焊接连接。

在一优选实施方式中，如图8所示，双曲面独立膜结构单元还包括压膜条801，压膜条801压设在张铺于通长托膜板602的膜材601上（图中示出了膜材展开面积起始点603），并通过均匀设置的螺栓604将压膜条与通长托膜板固定连接，膜材采用PTFE膜材。

在一优选实施方式中，如图3所示，位于同一排双曲面独立膜结构单元组的相邻两个双曲面独立膜结构单元200的尖角结构相互邻接，并且位于同一排双曲面独立膜结构单元组的相邻两个双曲面独立膜结构单元200的尖角结构与位于其下排且相邻的双曲面独立膜结构单元200的顶部中轴线400位置相邻接。

实施例2：

在一优选实施方式中，主骨架均采用φ168×5的圆柱钢管制作而成，通长托膜板用Q345B材质。如图9-10所示，钢梁513采用350×200×8mm的方通钢管，钢梁513与主结构柱体534通过2-M20螺栓524固定连接，钢梁513纵向间距为2791mm,如图10所示，横向每隔三跨留设有一道伸缩缝，伸缩缝处开设有椭圆形长孔523，长度为100mm，安装时螺栓居中安装，螺栓两侧均留有30mm的活动空间。

在一优选实施方式中，第一骨架411的长度为6165mm，第一骨架411的圆弧半径为2595mm，第二骨架412的长度为4614，第二骨架412的圆弧半径为2204mm。

实施例3：

本发明还提供了一种多曲面异形膜安装方法，包括如下步骤：制作双曲面独立膜结构单元200的主骨架401；制作支撑骨架，并将支撑骨架和主骨架401拼装为膜骨架；将多个双曲面独立膜结构单元200组合拼装成多曲面膜结构单元100；将裁剪好的膜材601沿膜骨架进行张铺；膜材601按主骨架401的曲面铺设好后，用张拉器沿膜材边缘施加牵引力进行预张；将预张后的膜材601进行固定；将多个多曲面膜结构单元吊装并安装在幕墙斜柱上；其中，每个多曲面膜结构单元100为多曲面倾斜结构，每个多曲面膜结构单元100从上至下设置多排双曲面独立膜结构单元组，每个双曲面独立膜结构单元组包括多个双曲面独立膜结构单元200；并且其中，主骨架401包括沿中轴线对称设置的两侧曲面骨架结构，每侧曲面骨架结构包括倾斜且具有弧度的第一骨架411和第二骨架412，第一骨架411和第二骨架412的外端部相交，并在交汇处形成尖角结构413。

在一优选实施方式中，多曲面异形膜安装方法还包括：安装前在幕墙斜柱上设置钢梁513安装位置，以进行钢梁安装，钢梁513采用方通钢管与幕墙斜柱通过螺栓连接，两根钢梁纵向间隔设置，横向每隔三跨留设一道伸缩缝，伸缩缝处开设椭圆形长孔523，长度为100mm，安装时螺栓居中安装，两侧留有30mm的活动空间。

在一优选实施方式中，制作支撑骨架，并将支撑骨架和主骨架拼装为膜骨架包括如下步骤：制作第一直杆支撑511，并将第一直杆支撑511的两端分别与第一骨架411和第二骨架412的内端部固定连接；制作第一短柱支撑512，并将两侧的第一骨架411的内端部的交汇处和两侧的第二骨架412的内端部的交汇处分别通过两根第一短柱支撑512与两根钢梁513固定连接；制作第二直杆支撑514，并将第二直杆支撑514的两端分别与第一短柱支撑512的中部固定连接，并使第二直杆支撑514与第一直杆支撑511相平行；制作第二短柱支撑515，并将两侧的尖角结构分别通过两根第二短柱支撑515与位于下方的钢梁513固定连接。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。