专利名称：方柱穿膜连接装置及其施工方法
技术领域：
本发明涉及一种建筑膜结构的施工装置和施工，特别是一种大跨度张拉膜结构的膜材穿过变截面直方柱或斜方柱的装置和施工方法。
背景技术：
在索膜结构领域中，张拉膜结构是膜材通过支撑柱和钢架支承，调节张拉索成型。由于膜材曲线受力分析复杂，结构柱穿膜导致膜面应力重新分配，使得节点处理也非常复杂。国内结构柱穿张拉膜先例很少。少量需要结构柱穿膜时，现有的处理方式是按照以下程序施工的
步骤一现场施工准备，钢结构或其他支撑体系施工完成； 步骤二 张拉膜布加工完成，穿膜节点装置的铝板准备完成；
步骤三铝板与膜布固定完成；
步骤四张拉膜布依次提升就位，并连接成整体；
步骤五二次张拉施加预应力至设计值，张拉完成。由于该工艺是先固定穿膜节点装置于膜布上，膜布提升就位后，可直接进行大面积膜材的张拉，该工艺的缺点是一旦方柱为斜向放置或者变截面柱，穿膜节点装置如先于膜布就位之前安装将无法提升膜布，大跨度膜材无法根据现场实施情况调节成型弧度，无法使膜材达到二次张拉预应力的规定值。
发明内容
本发明的目的是提供一种方柱穿膜连接装置，解决大跨度张拉膜结构的膜材穿过变截面直方形柱或斜方柱固定连接的技术问题，解决膜材长度调节的技术问题。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案
一种方柱穿膜连接装置，与方柱和穿过方柱的膜材连接，所述方柱在穿膜处外围环向焊接有绷膜钢板，所述绷膜钢板上间隔开有螺栓孔，所述膜材在接近方柱的边缘为双层卷边，双层卷边内穿有预埋绳，所述预埋绳靠近方柱一侧，所述双层卷边置于所述绷膜钢板的上面，双层卷边与绷膜钢板之间垫有橡胶垫，双层卷边之上排列有一圈带有螺栓孔的压膜钢板，所述绷膜钢板的螺栓孔与压膜钢板的螺栓孔相对应且穿有螺栓，将膜材和橡胶垫夹紧固定在其间。所述绷膜钢板的厚度不小于8mm,宽度不小于100mm。所述绷膜钢板正下方方柱外侧焊接有肋板。所述膜材的边缘两侧均垫有橡胶垫。所述方柱是斜柱或直柱。一种方柱穿膜的施工方法，应用以上所述的方柱穿膜连接装置，其施工步骤如下
步骤一现场施工准备，膜结构的支撑体系施工完成；步骤二 通过有限元分析模拟张拉完成后膜材的位置与弧度，方柱与膜材相交位置与形状；
步骤三按照电脑模拟结果加工膜材，并备好穿膜位置节点的各种材料；
步骤四将第一块膜单元的膜材提升就位，顺序安装相邻膜单元的膜材；
步骤五膜单元的膜材全部安装完成后，安装方柱穿膜连接装置膜材的边缘两侧垫好橡胶垫，使预埋绳卡在橡胶垫的一端，橡胶垫两侧夹在绷膜钢板和压膜钢板之间，螺栓分别穿过绷膜钢板的螺栓孔和压膜钢板的螺栓孔，将膜材和橡胶垫夹紧固定；
步骤六张拉预埋绳使所有膜单元连成一个整体，控制张拉量使膜面绷紧，保持膜面弧度顺滑，并最终确定膜材穿过螺栓后的长度，分两次进行张拉达到设计要求；
步骤七无法进行有限元分析模拟的穿膜位置，通过调整穿有螺栓后的膜材长度来进行局部调节，消除因应力集中造成的膜面褶皱；
步骤八将绷膜钢板焊接在方柱外侧的预定位置，使其与方柱固定。与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果
本发明解决了大跨度张拉膜结构的膜材穿过变截面方柱或斜向方柱节点的技术问题，并且可以做到先施工大面积膜材，再根据方柱的尺寸在现场进行绷膜钢板的焊接。然后根据现场需要对膜面的弧度、褶皱等进行膜材长度的调节，使膜材达到二次张拉的预应力规定值。本发明可广泛应用于大跨度张拉膜结构穿过变截面直方柱或斜方柱的施工。
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。图I是本发明的结构示意图。图2是图I中A-A剖面的结构示意图。图3是图2中B节点的结构示意图。附图标记1 一方柱、2 —膜材、3 —绷膜钢板、4 一压膜钢板、5 —螺栓、6 —预埋绳、
7 —橡胶垫、8 —肋板。
具体实施例方式实施例参见图1-3所示，一种方柱穿膜连接装置，与方柱I和穿过方柱I的膜材2连接，所述方柱I在穿膜处外围环向焊接有绷膜钢板3，所述绷膜钢板3上间隔开有螺栓孔，所述膜材2在接近方柱的边缘为双层卷边，双层卷边内穿有预埋绳6，所述预埋绳6靠近方柱一侧，所述双层卷边置于所述绷膜钢板3的上面，双层卷边与绷膜钢板3之间垫有橡胶垫7，双层卷边之上排列有一圈带有螺栓孔的压膜钢板4，所述绷膜钢板3的螺栓孔与压膜钢板4的螺栓孔相对应且穿有螺栓5，将膜材2和橡胶垫7夹紧固定在其间。所述绷膜钢板3的厚度不小于8mm，宽度不小于100mm。所述绷膜钢板3正下方方柱I外侧焊接有肋板8。所述膜材2的边缘两侧均垫有橡胶垫7。所述方柱I是斜柱或直柱。这种方柱穿膜的施工方法，应用以上所述的方柱穿膜连接装置，其施工步骤如下步骤一现场施工准备，膜结构的支撑体系施工完成；
步骤二 通过有限元分析模拟张拉完成后膜材的位置与弧度，方柱与膜材相交位置与形状；
步骤三按照电脑模拟结果加工膜材，并备好穿膜位置节点的各种材料；
步骤四将第一块膜单元的膜材提升就位，顺序安装相邻膜单元的膜材；
步骤五膜单元的膜材全部安装完成后，安装方柱穿膜连接装置膜材2的边缘两侧垫好橡胶垫7，使预埋绳6卡在橡胶垫7的一端，橡胶垫7两侧夹在绷膜钢板3和压膜钢板4 之间，螺栓5分别穿过绷膜钢板3的螺栓孔和压膜钢板4的螺栓孔，将膜材2和橡胶垫7夹紧固定；
步骤六张拉预埋绳6使所有膜单元连成一个整体，控制张拉量使膜面绷紧，保持膜面弧度顺滑，并最终确定膜材2穿过螺栓5后的长度，分两次进行张拉达到设计要求；
步骤七无法进行有限元分析模拟的穿膜位置，通过调整穿有螺栓5后的膜材2长度来进行局部调节，消除因应力集中造成的膜面褶皱；
步骤八将绷膜钢板3焊接在方柱I外侧的预定位置，使其与方柱I固定。
权利要求
1.一种方柱穿膜连接装置，与方柱(I)和穿过方柱(I)的膜材(2)连接，其特征在于所述方柱(I)在穿膜处外围环向焊接有绷膜钢板(3)，所述绷膜钢板(3)上间隔开有螺栓孔，所述膜材(2)在接近方柱的边缘为双层卷边，双层卷边内穿有预埋绳(6)，所述预埋绳(6)靠近方柱ー侧，所述双层卷边置于所述绷膜钢板(3)的上面，双层卷边与绷膜钢板(3)之间垫有橡胶垫(7)，双层卷边之上排列有一圈带有螺栓孔的压膜钢板(4)，所述绷膜钢板(3)的螺栓孔与压膜钢板(4)的螺栓孔相对应且穿有螺栓(5)，将膜材(2)和橡胶垫(7)夹紧固定在其间。
2.根据权利要求I所述的方柱穿膜连接装置，其特征在于所述绷膜钢板(3)的厚度不小于8mm,宽度不小于100mm。
3.根据权利要求I所述的方柱穿膜连接装置，其特征在于所述绷膜钢板(3)正下方方柱(I)外侧焊接有肋板(8)。
4.根据权利要求I所述的方柱穿膜连接装置，其特征在于所述膜材(2)的边缘两侧均垫有橡胶垫(7)。
5.根据权利要求I所述的方柱穿膜连接装置，其特征在于所述方柱(I)是斜柱或直柱。
6.一种方柱穿膜的施工方法，其特征在于应用权利要求1-5所述的方柱穿膜连接装置，其施工步骤如下 步骤ー现场施工准备，膜结构的支撑体系施工完成； 步骤ニ 通过有限元分析模拟张拉完成后膜材的位置与弧度，方柱与膜材相交位置与形状； 步骤三按照电脑模拟结果加工膜材，并备好穿膜位置节点的各种材料； 步骤四将第一块膜单元的膜材提升就位，顺序安装相邻膜单元的膜材； 步骤五膜単元的膜材全部安装完成后，安装方柱穿膜连接装置膜材(2)的边缘两侧垫好橡胶垫(7)，使预埋绳(6)卡在橡胶垫(7)的一端，橡胶垫(7)两侧夹在绷膜钢板(3)和压膜钢板(4)之间，螺栓(5)分别穿过绷膜钢板(3)的螺栓孔和压膜钢板(4)的螺栓孔，将膜材(2)和橡胶垫(7)夹紧固定； 步骤六张拉预埋绳(6)使所有膜单元连成ー个整体，控制张拉量使膜面绷紧，保持膜面弧度顺滑，并最终确定膜材(2)穿过螺栓(5)后的长度，分两次进行张拉达到设计要求； 步骤七无法进行有限元分析模拟的穿膜位置，通过调整穿有螺栓(5)后的膜材(2)长度来进行局部调节，消除因应カ集中造成的膜面褶皱； 步骤八将绷膜钢板(3)焊接在方柱(I)外侧的预定位置，使其与方柱(I)固定。
全文摘要
一种方柱穿膜连接装置及其施工方法，方柱穿膜连接装置与方柱和穿过方柱的膜材连接，所述方柱在穿膜处外围环向焊接有绷膜钢板，所述绷膜钢板上间隔开有螺栓孔，所述膜材在接近方柱的边缘为双层卷边，双层卷边内穿有预埋绳，所述预埋绳靠近方柱一侧，所述双层卷边置于所述绷膜钢板的上面，双层卷边与绷膜钢板之间垫有橡胶垫，双层卷边之上排列有一圈带有螺栓孔的压膜钢板，所述绷膜钢板的螺栓孔与压膜钢板的螺栓孔相对应且穿有螺栓，将膜材和橡胶垫夹紧固定在其间。本发明解决了大跨度张拉膜结构的膜材穿过变截面直方柱或者斜方柱的固定连接问题，并可针对膜面的弧度、褶皱等进行膜材长度的调节。
文档编号E04B1/38GK102677777SQ20121016846
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月28日 优先权日2012年5月28日
发明者丁伟祥, 喻四纯, 宋俊杰, 李学亮, 李超, 陈业林 申请人:中建三局第三建设工程有限责任公司