薄膜结构在结构及建筑设计上充分体现了膜结构轻巧、高强、透光的特点，可在大跨度、大体量的公共建筑中营造自然、和谐、明亮的内部空间。薄膜结构尤其适用于大型体育场馆、展览中心、大体量公共建筑等。乐山市奥林匹克中心建设项目体育场内圈屋盖创造性地采用了单双层混合索膜结构，为世界首例。该结构新颖奇特，造型美观。

乐山市奥林匹克中心建设项目为四川省第十四届运动会主场馆，包括体育场、体育馆、游泳馆、综合训练馆和产业配套用房、地下车库及设备用房、室外运动场及相关配套服务设施。总建筑面积为152 804m2,其中体育场建筑面积68 783m2,总坐席数29 984座，其中固定坐席21 510座，临时坐席8 474座。

主体结构为混凝土框架结构，屋盖平面近似椭圆形，南北向长约244m, 东西向宽约235m, 东西结构跨度为205m。屋盖内圈为车辐式单双层混合索膜结构，外圈为支撑索膜屋盖的外环受压桁架，其中膜结构共42榀，悬挑长44m, 单榀跨度12～16m, 采用PTFE膜材，索膜结构如图1所示。膜单元下方为支承膜的拱杆，拱杆两端设置拱索连接，膜通过专用铝合金夹具夹持在拱杆上方，膜四周通过专用铝型材、U形夹具与支承索网径向索、外环受压桁架钢管、边索形成拉结。铝型材及U形夹连接节点如图2所示。

PTFE膜材是在超细玻璃纤维织物上涂聚四氟乙烯树脂(PTFE)而成的材料，其透光性好、耐腐蚀、防水防火、自清洁效果好。索膜结构深化设计、施工阶段重难点及控制措施如下。

1)由于索膜结构支承于外环受压钢桁架上方，且索结构为新型单双层混合结构体系，其提升方法和预应力张拉方法均与传统索膜结构不同，对外环受压钢桁架和膜结构作用复杂。为保证膜结构的最终成型效果，除严格控制钢桁架安装误差外，还应分析索结构提升过程中钢桁架的应力应变，测量索结构提升完成后钢桁架的空间位置，在索结构施工阶段消除误差影响。索结构提升过程中钢桁架应变如图3所示，钢桁架空间位置误差如图4所示。

2)PTFE膜成形效果对膜结构自清洁性能具有决定性影响。为保证PTFE膜安装顺利，获得较好的自清洁与排水效果，在膜结构深化设计阶段需综合考虑索结构现场施工误差、膜材伸长率、膜结构张拉过程中产生的二次变形、膜单元热合长度、卷边长度等影响因素，通过计算确定膜单元加工尺寸，制订科学合理的膜材裁剪方案。

3)索结构为柔性结构体系，受膜结构张拉力作用时，径向索将沿环向产生位移和挠度，导致径向索空间姿态产生变化，该变化反馈到膜结构，导致膜结构产生二次变形，二次变形对膜单元自身安装效果及整个膜结构成型效果均有影响。建立计算模型，计算不同荷载组合膜单元支座反力、膜支承体系组合位移及膜应力，从而掌握膜结构施工过程中的径向索位移，以确定膜结构的二次变形。

4)充分发挥PTFE膜自清洁优点是该项目施工重点。除在深化设计阶段通过计算合理确定加工尺寸与裁剪方案外，在施工图设计阶段，计算分析不同坡度、排水系统组合下，膜结构屋面的自清洁效果，选择具有最佳清洁效果的膜面坡度和排水系统；在施工阶段，结合膜屋面施工要点，重点控制膜面绷紧效果，使雨水从膜屋面快速排出，避免积水；膜材热合施工时，应重点控制膜材的热合质量，不得烫伤热合区域周边膜面，影响自清洁功能。

单榀膜需在后场裁剪热合后运输至现场安装，膜裁剪深化时，应遵循以下原则：①保证受力性能良好 裁剪线与膜径向一致，沿膜主应力方向；②便于加工 避免裁剪线过于集中，以方便边角处理；③节省 即节省膜且使接缝总长度尽可能短；④美观 拱支承膜的裁剪线宜垂直于拱的跨度方向，保证良好的视觉效果。膜裁剪线确定后，根据热合长度及膜材伸长率计算确定单块膜材加工尺寸。

支承拱杆深化设计主要确定拱杆加工长度，由于拱杆连接单双层复合支承索网径向索，深化设计前需采集索网径向索实际间距数据，按采集数据对拱杆水平长度进行适当深化调整，再根据施工图中要求的拱径、拱高确定拱杆加工尺寸，同时确定拱索加工长度。

膜材加工采用专用数字化加工设备，通过与设计深化图数据共享，实现膜片配置全自动化，配置结果传送到数控裁剪装置执行自动裁剪。裁剪完成后，由操作人员核对尺寸，裁剪工序均留取原匹样片备案。裁剪步骤为：①检查裁剪资料及膜材外观，获得缺点位置，决定剪取材料位置，切割位置要避开膜材原料上的瑕疵点；②将裁剪位置资料转送到自动裁剪机；③裁剪机自动切割膜材；④检查膜材尺寸及裁剪情况。

膜热合使用的所有热合机均实行开机试验，根据当日所加工的膜材特性，调控机械温度和操作时间进行取样，实现对膜片的均匀熔接，提高膜片剥离试验强度，从而控制当日热合的合格程度和工艺稳定性，每道热合工序完成后，均安排专人检查。

膜热合完成后，根据深化设计图尺寸要求进行收边，同步完成膜边绳的安装。

参考实际工程中膜结构安装施工通道搭设方法，选择在支承网径向索下方搭设施工通道。经比选研究，确定膜结构施工通道采用成品钢跳板，下方设置U形钢连接件兜底，U形连接件两端挂钩挂设于支承索网径向索上。钢跳板与U形连接件使用钢丝绑扎固定，在挂点处使用专用紧固装置将U形挂钩紧固于径向索上，防止施工通道滑动。施工通道搭设完成后，须经验收合格后再投入使用。钢跳板与U形连接件在地面拼装成整体后用起重机吊至安装位置，由登高车运送工人至相应位置辅助安装。安装效果如图5所示。

钢结构劲板焊接操作平台可选择钢挂篮或登高车。由于劲板焊接速度较快，单点焊接作业量小，且外环受压桁架钢管直径、支承索网径向索间距较大，将钢挂篮挂设在外环受压桁架钢管或支承索网径向索上，都将导致钢挂篮质量较大，焊接平台难以快速移动。因此，从现场安装施工便利性、经济性和施工速度方面考虑，选择登高车作为焊接操作平台。劲板与连接钢管提前在地面焊接组装，按4～5m一段分段吊装至安装位置，与外环受压钢桁架焊接连接，焊接完成后及时对焊缝进行检测。劲板及连接钢管焊接效果如图6所示。

支承拱杆与拱索分别在后场生产，运输至现场堆放，预先在地面上连接固定，将牵引绳穿过拱杆顶部的铝合金夹具，在拱杆中间系缆绳，再整体吊装。先确定每根支承拱杆的吊装平衡点，特殊情况下可在弧拱杆上焊接吊点耳板，采用起重机将拱杆吊装至安装点位，人员步行至安装点位，将对拉螺栓穿过耳板预留孔，拧紧螺栓固定。拱杆固定后再将缆绳两端分别拉设在支承索网径向索上，对拱杆形成拉结固定。拱杆安装顺序为从内环到外环、东西侧对称同步。支承拱杆安装效果如图7所示。

由于支承拱杆端头耳板与径向索夹为销轴连接，因此只需在支承拱杆吊装到位后将销轴穿过支承拱杆端部耳板、径向索夹预留孔内，拧紧螺母，便可实现支承拱杆与径向索夹的精准连接。由于拱杆空间设计位置与地面垂直，在支承拱杆安装过程中需借助人工对拱杆垂直度进行初调，保证基本与地面垂直。由于膜单元相对索结构与外环受压钢桁架位置固定，且膜单元与拱杆连接固定，膜单元张拉时，拱杆空间位置也将随膜单元变动，最终在膜单元张拉固定就位时，支承拱杆也随之达到设计位置，即依靠膜单元的张拉力可有效实现支承拱杆被动精调。

首跨膜吊装时，需在拟安装跨设置承压绳网，作为膜展开时的依托。承压绳网材料可选择尼龙绳，绳网安装时，沿支承索网径向索方向每隔3m拉1道，绳索两端通过紧绳器分别与外环连接钢管、内环索连接。绳网安装完成后，通过紧绳器对绳索施加足够的力，以避免膜材在牵引过程中与钢结构接触，造成膜面损坏或污染。除第1跨膜外，其余膜直接吊装至临跨已安装膜上方，无须再搭设承压绳网。

膜材在运输前已正反折叠，运输至现场后，清理地面，根据膜安装部位找出相同编号的膜包，将膜展开，将滚筒吊装至膜端部，拉动滚筒将膜卷在滚筒表面，再使用起重机将滚筒与膜一起吊装至内环索上方，准备进行膜的张拉。

膜吊装至安装位置后，使用专用夹具夹紧膜弦向膜边绳，再将牵引绳连接在专用夹具上，从左至右依次安装3～4道，人员站在外环受压钢桁架上方同步拉动牵引绳，膜沿径向开始缓缓张拉展开，在膜两侧施工通道上安排人员辅助张拉，保证膜的顺利展开。

膜材纵向张拉完成后，取下纵向张拉时安装的夹具与牵引绳，在膜材两侧径向膜边索上安装专用夹具，再将拱杆顶部的牵引绳连接在专用夹具上，牵引绳另一侧连接在手动葫芦上，手动葫芦与径向索连接固定，然后开始横向牵引膜材。由于膜材平面呈梯形，横向牵引张拉时，先牵引靠近外环受压桁架位置处，然后依次牵引中间位置、内环索位置膜材，使膜材与支承拱杆形成一定角度，同步牵引到位，减少膜材张拉过程中的摩擦阻力，便于膜材横向展开。当现场横向展开困难时，可在膜材环向膜边绳上也设置张拉点，方法与上述方法相同，手动葫芦设置在膜材斜前方的外环受压桁架和内环索上。膜材横向张拉展开到位后，应立即固定，无法及时固定时，须在膜上方安装防风绳，按纵向4m一道布置，绑扎在外环受压桁架和内环索上。

膜材牵引到位后，先将铝型材安装到膜材四周膜边绳上，再将U形夹套在径向索、外环受压桁架处连接钢管及边索上，然后拉动手动葫芦，将膜材张拉至设计位置后，使用螺栓将铝型材与U形夹连接，完成膜材的固定，同一径向索两侧的膜材宜对称同步固定。膜材固定时，应同步安装盖口膜支撑铝板预埋角钢。膜材固定效果如图8所示 。

两块相邻单元膜块固定安装完成后，先拆除径向施工通道，再安装盖口膜。在径向索夹位置，盖口膜依靠下方支撑铝板对自身形成支撑作用，因此优先安装支撑铝板，支撑铝板两端与膜材固定时预埋角钢通过抽芯铆钉连接。在靠近索夹径向索上设置支撑抱箍件，再使用抽芯铆钉将支撑铝板与抱箍连接，对铝板中间形成支撑。在径向索位置，盖口膜依靠下方镀锌钢板形成支托，镀锌钢板与两端U形夹采用抽芯铆钉连接。支撑铝板或镀锌钢板安装完成后，再安装盖口膜，盖口膜与两端膜采用热合连接。

薄膜结构建筑造型自由轻巧、丰富多变，施工快捷，使用安全，在现代大跨度建筑中应用越来越广泛。本文以乐山市奥林匹克中心建设项目新型车辐式单双层混合索膜结构为依托，从深化设计、后场加工及现场安装等方面详细介绍了大空间单双层复合索承PTFE膜结构施工技术。该技术可有效保证膜结构顺利安装，使膜结构施工质量处于可控范围内。