PTFE膜结构质量事故及通病防治探讨

杨东赤 杨之飞

摘 要：本文对PTFE膜结构的质量事故及通病进行探讨，分析产生的根本原因，并针对此问题提出合理化的建议。

关键词：车站;膜结构;质量通病;PTFE

1 PTFE膜结构简述

PTFE膜结构又叫张拉膜结构，其造型优美、新奇，最大特点是：重量轻、抗拉强度高、防火难燃、自我清洁能力好，抗紫外线、抗疲劳破坏、 抗扭转弯曲、使用时间久。具有高透光性，吸收热量少。根据以上膜结构的许多优点，使得其被广泛使用于车站、广场、机场等设施中。

虽然PTFE膜结构有很多优点，但是在膜结构工程实践中发生的工程事故和暴露出来的质量通病不得不引起人们的重视。从外型设计、细部结构设计、裁剪设计，到加工制作、安装张拉及建成后的使用维护等等，每个环节出现问题，都有可能影响到膜结构的质量，甚至造成工程事故。本人根据现场工作经验以及收集到的大量资料，分析PTFE膜机构质量事故与通病发生的原因，并提出了一些针对性对策，希望对避免PTFE膜机构出现类似质量事故有所助益。

2 PTFE膜结构质量事故或通病及产生的原因分析

PTFE膜结构质量事故主要有强风作用膜面开裂，膜结构坍塌、积水变形等。

2.1 强暴风等恶劣天气作用下膜面开裂

膜面在强暴风等恶劣天气作用下出现膜面开裂的现象时有发生，很多与膜面张力不足有关。膜面不够平整，或拉力不够，或膜面松弛后没有及时进行二次张拉，导致膜面的整体刚度很低，在强风作用下容易出现大幅度的摆動导致膜面被撕裂或在摆动过程中撞击到其他构件而发生破坏，也可能造成膜面在强暴风等恶劣天气作用下被撕裂。

2.2 严重积水导致膜面变形进而引起撕裂

膜面严重积水是膜面撕裂的一个重要原因。膜面的严重积水相当于局部超重荷载，膜面抵抗荷载的能力由施加的膜面预拉力提供，如果膜面提供的预拉力不足，抵抗荷载的的能力有限，膜面非常容易产生积水，随着积水量的增加膜面最终会撕裂。

2.3 张拉不当造成膜面撕裂

在张拉膜面时，如果施加的力偏向一侧会造成张拉不均匀，或加载的速度过快，或张拉力过大、膜面应力超过材料张拉强度都非常有可能造成膜面撕裂，出现严重的质量问题。

2.4 由于连接构件失效导致破坏

连接构件是膜面与主体钢结构相连接的重要构件。连接构件的破坏形式主要有连接构件断裂或者构件严重锈蚀失去锚固功能，如果不及时处理，随着膜面与结构断开连接长度越来越大导致膜面整体失去稳定性、膜面从空中掉落等严重后果。

2.5 膜面色差

不同批次甚至同一批次的膜面肯定会存在色差，膜面在裁剪时应加以区别并让过色差较大的部位，否则会影响到结构的美观，不过PTFE膜如果经过半年左右的阳关照射，通常膜面会变白，色差变小。

3 膜结构质量事故及通病防治策略

根据以上列举的破坏形式和分析其产生的原因，可以采取以下措施以防止质量事故，减少质量通病，提高膜结构的工程质量。

3.1 防止膜面被撕裂

为避免膜面被撕裂，膜面在预拉应力的情况下应具有足够的刚度;对发生松弛的膜面要及时进行二次张拉。膜面节点边缘在节点板处的切口应开成圆角，且膜面节点要有足够的转动空间，以防止在暴风等恶劣天气作用下膜面产生过大应力集中和变形。

膜面在张拉过程要循序渐进，并密切监测膜面的变形情况，避免应力过于集中或张拉力过度产生拉裂或者张拉调节不当而在膜面留下过多褶皱等;膜面如开裂或者其他情况应及时修补，否则不但会影响美观和防水，膜面的裂缝会在张力作用下进一步发展变大;张拉的膜面的预张力应达到设计要求，松弛的膜面应及时进行二次张拉，发生膜面积水要及时人工协助排水，并采取相应的补救措施。

3.2 避免制作加工或者修补产生缺陷

制作加工缺陷包含膜结构制作加工中的缺陷和钢结构及连接件制作加工中的缺陷两方面。膜结构施工过程前一定清理膜面和周围环境，保证作业场地应清洁无尘，避免在焊缝处出现脏痕;膜面防护到位，不要在地面或者其他构筑物上拖动导致磨损、划破、局部开裂;施工过程中严格控制焊接质量，采用张拉焊接，由熟练工应严格按作业指导书进行，避免焊缝脱落及温度和加温时间控制不当导致膜面局部被烧焦。钢结构及连接件的通病主要是是精度不够及表面不够光滑等。

膜结构的金属构件应有防腐措施，金属构件应考虑锈蚀的影响留有一定的余量，尽可能选用不锈钢材料制成的构件。

4 结语

虽然膜结构发展迅速，但与传统结构相比，膜结构的工程数量还较少，经验丰富的制作及安装工人较难找。已完工程要及时观察膜结构状态，一旦发现膜面部分开裂及构件锈蚀应及时派人进行修补，并在修补过程中严格按照技术文件执行，避免造成二次伤害，否则随着时间的推移膜面开裂越来越大，可能造成严重的质量事故和经济损失。本文就膜结构的质量事故和质量通病防治进行分析，探讨在膜结构建造过程中避免质量事故、提高工程质量办法。本文旨在引起相关工程人员对膜结构质量问题予以重视。

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