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膜結構在景觀綠色環保中的應用

發表時間:2017-03-01 10:16  責任編輯:山東申豐鋼結構  點擊: 次
膜結構也稱織物結構,它以性能優良的柔軟織物为材料,由内部空氣壓力支承膜面,或利用柔性鋼索和剛性支承結構使膜面産生的預力,從而形成具有剛度并能覆蓋大空間的新型空間結構體系。
    膜結構一般可分为空氣支承膜結構(即充氣式膜結構)、張拉式膜結構及骨架支承式膜結構三種,它們具有不同的結構特點、建築表現形式,适應不同的應用場所。鋼支承反吊氟碳纖膜結構是专門針對污水池加蓋開發的新型結構方式,選用了耐腐蝕的氟碳纖膜作为覆蓋材,并通過反吊的形式来适應污水池的腐蝕性環境。在新昌制藥廠,新和成股份有限公司,永甯制藥廠等污水站已率先使用了鋼支承反吊氟碳纖膜進行污水池加蓋,取得良好的效果。
    膜結構的特點
    1.耐久性
    鋼支承反吊氟碳纖膜結構1999年成功應用于巴黎SEINNEAMONT污水池,該工廠有10個圓形貯水池(每個直徑55m)。與之相似的已经建成的,在上海竹園污水處理廠的污泥濃縮池,直徑是36米的跨度.
    此工程選用法國FERRARI公司的膜材産品,在使用和安裝前采集了膜材的樣塊進行了徹底的分析并進行了10年的觀測,这些試验肯定了氟碳纖膜完全适合廢水處理環境。生産商同時針對化学品對膜材的破壞老化影響進行了分析,試验包括:(1)超常時間浸泡在含有NH3和H2S04的不同水溶液中。(2)在浸之前和之後檢測抗拉強度的變化,以評估面料的機械性能的變化。(3)抗水解作用:嚴格按照NFG37122。经過以上防腐試验的验證,能提供詳細的防腐耐久性報告,具有15年的品質保證。自1999年建造以来,使用效果良好。
    鋼支承反吊氟碳纖膜結構的巧妙之處在于“反吊”,采用了抗腐蝕能力很強的氟碳纖膜把廢氣罩住,鋼結構在外側将氟碳纖膜懸吊。这樣既充分發揮了氟碳纖膜的抗腐蝕性能,又從根本上解決了鋼結構與腐蝕性氣體接觸帶来的腐蝕問題,因而鋼構件可以按普通建築結構等級考慮,具有50年的使用壽命,充分發揮了鋼支承的結構性能,實現了結構骨架與覆蓋材性能的結合。
    2.安全性
    鋼支承反吊氟碳纖膜結構對荷載的抵抗能力更強,常見的結構荷載主要为自重,風載,雪載和地震作用。
    (1)自重氟碳纖膜自重一般隻有1kg/m2左右,屬于輕質高強的材料,對于大跨度的池體如沉澱池等尤为适合,從大程度上減小了覆蓋材自重荷載的影響。另外陽光闆和玻璃鋼闆需要大量的檩條支承,而膜是通過預力張拉體現結構行为的材料,因此可以做到較大跨度而中間不需要任何支撐杆件,这樣鋼構件的自重也大为減小。
    (2)風載氟碳纖膜的形狀多为圓錐體,而且由于氣體收集的要求整體都为封閉的,風會從曲線的膜面滑過,參照建築結構荷載規範中的規定它的體形系數值在0.5~0.8,風洞試验的數據則更小些,这樣從體型上削弱了風載對結構的影響。
    (3)雪載氟碳纖膜結構是屬于張拉體系,必須形成比較大的負高斯雙曲面才能使預應力有效施加,因此膜面必須有大的高差,即能形成相對大的坡度。另外膜的表面十分光滑,使雪能很難堆積在膜面上,積雪系數可根據高差參照建築結構荷載規範進行選取,也可有條件自行做滑雪試验。
    (4)地震作用由于膜自重很小,而且結構屬于柔性體系,自振周期長,根據公式地震慣性力I(t)=-m[?g(t) ?(t)],可見當質量m較小,自振周期t較大時,地震作用很小,因此可以大幅度地減少地震作用的影響。
    3.安裝快捷,檢修方便
    (1)安裝快捷鋼支承和膜體的加工都在工廠進行,加工質量得到可靠保障。現場安裝時間短,減少了對場地的占用。尤其是舊池改造項目可采取結構整體吊裝,不影響池體内部的設備運轉。
    (2)檢修方便由于工藝上的要求,需要定期對設備維修和檢查,可以通過在邊膜上預留門和通道的方式解決,參見巴黎污水池圖可知这種結構實現開門開窗十分便捷,可滿足任何工藝上的需求。
    4.美觀性
    (1)形式靈活多樣鋼支承反吊氟碳纖膜結構可根據場地條件的不同,設計與周圍環境相協調的外觀,充分顯示了柔性結構的特點。
    (2)光学美感氟碳纖膜材料的透射率約为6%,在日照下結構内部具通透性和明亮度,能滿足内部設備檢修的需求,在夜間燈光照明時,光線透過膜材能达到特殊的建築效果。
    (3)自潔性氟碳纖膜的表面處理具有良好的自潔性能,限制了灰塵堆積,便于維護,其抗污染能力遠遠超過傳統覆蓋材,能使建築保持清潔的外觀。
    (4)造型美觀鋼結構骨架粗犷壯觀,充滿陽剛的力感美,而氟碳纖膜則外觀優雅,顯得輕盈而飄逸,充滿陰柔的曲線美,可謂剛柔并濟,相得益彰。在平淡的廠區必将形成一道亮麗的風景線,成为工廠具标志性的建築,使其充滿工业現代化的氣息。
  
    綜上所述,氣體治理領域在我國還是一個較新的課題,歐洲的發展已趨成熟,在污水池加蓋工程中鋼支承反吊氟碳纖膜結構得到廣泛地應用。在我國傳統的污水池加蓋方式由于防腐蝕性能的缺陷已经制約了氣體收集治理的發展,而耐腐蝕、輕質高強、造型多樣和透光性能良好的膜結構頂蓋通過工程實踐效果理想,值得進行擴大推廣。
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