膜结构的事故分类及维护管理

膜结构的事故分类及维护管理膜结构在我国兴起的历史不足20年，膜结构的维护管理工作一直没有引起足够的重视。由于膜结构的使用寿命长，很多人存在膜结构为免维护结构的误区。实际上膜结构的长期使用寿命是建立在健全的维护管理工作基础上的，忽略膜结构的维护管理会造成膜结构损坏引起重大事故的后果。膜结构历史的初期，在全世界范围内出现过一些膜结构事故。随着膜结构技术的进步以及对膜结构的理解深化，业主方对膜结构的维护管理认识方面的不足也需要引起重视。通过对事故原因进行分析，可以提高对膜结构的认识，对正确的设计、使用膜结构有着重要的借鉴意义。膜结构破坏事故主要外因是台风、积雪，大部分事故都伴随着台风、积雪的发生。按照外因通过内因起作用的思想方法，本文探讨膜结构内在易诱发事故的因素并进行了分类。膜结构完工后，需定期进行维护检查工作，每2～3年需进行一次维护检查工作。另外在台风后对膜结构受台风的影响、是否存在螺栓松动现象等进行确认以及做必要的维修工作。在此基础上，膜结构达到特定的使用寿命(PTFE膜材为25年左右，PVC膜材为10～15年左右)时，需从膜结构上进行取样试验，确认膜材料的强度保持率。在达到膜材更换条件下，准备进行膜材的更换，避免事故的发生。我们借鉴国外的法规规定，对膜结构的维护的检查项目、间隔时间及膜材料的更换等提出了合理建议。并从设计和维修角度，提出了一系列避免事故发生的对策。膜材料选择普遍的来讲分：常用膜材料分为PVC/PVDF及PTFE为两大分类。其定义为：PVC/PVDF膜材：聚酯纤维基布涂敷聚氯乙烯树脂后加100%聚偏二氟乙烯(PVDF)PTFE膜材：玻璃纤维基布涂敷聚四氟乙烯涂层膜材作为建筑覆盖体系，在日光照射、温度变化、雨水冲刷以及尘埃侵蚀等自然环境的作用下，其外观颜色、光亮度以及强度等随时间的延长会逐渐老化。PTFE膜与PVC/PVDF膜材相比，其抗紫外线、耐老化、耐腐蚀等化学特性，具有较大的优势。一般来说，涂敷聚四氟乙烯涂层的PTFE膜材的使用寿命在25年以上，涂敷PVDF面层的PVC膜材使用寿命在10～15年。膜结构的事故分类。膜结构的历史较短，在国内外膜结构的使用过程中，出现过一些事故，通过这些事故进行分析，可以提高对膜结构的认识，对正确的设计，使用膜结构有着重要的借鉴意义。破坏事故主要外因为台风、积雪，大部分事故都伴随着台风、积雪的发生。按照外因通过内因起作用的思想方法，探讨了膜结构内在易诱发事故的因素并进行了分类。台风引起的事故，膜结构存在内在的易诱发台风事故的因素主要为以下几方面：一是膜材料劣化。二是膜结构所处环境存在不安全因素，如可能遭受外来飞落物(玻璃等)的袭击。三是膜面坡度平缓，下雨时正压风造成膜面积水。四是膜固定螺栓、钢索等膜附属构件的锈蚀、松弛、脱落等。积雪引起的事故，膜结构存在内在的易诱发积雪事故的因素主要为以下几方面：1.膜材料在超出设计范围的雪荷载(长期荷载)作用下存在抗拉能力降低的特性。2.膜固定部分存在应力集中的隐患。3.膜结构的排雪坡度不足。4.除雪融雪措施不足。5.膜结构的外周未考虑积雪滑落，存在积雪滑落引起事故的隐患。膜材料的老化性能。膜结构材料在使用过程中受阳光、温度、水汽、大气污染物等因素的影响，随着时间的增加，将产生“老化”现象，表现为化学物理性能的衰变如强度降低、变色、涂层脱落等，从而部分或完全丧失使用功能。膜结构的维修管理。国外有关膜结构维修管理的规定，有公司在全球范围内对不同区域的PTFE膜材进行取样，进行过比较研究，并根据研究成果将膜材所在区域分为3类：一类是正常区域。二类是较易老化区域。三类是易老化区域。膜材老化区域的划分根据为区域的年平均气温×年平均湿度及年降雨量。三类易老化区域的安全系数取I前两类的1.25倍，即正常区域的安全系数为4的话，三类易老化区域的安全系数为5。长期荷载下不同区域的安全系数按同一系数8考虑。关于膜结构维修。日本的法规有以下规定：对PTFE膜材，膜材更换的判断标准为膜材强度低于膜材初始破断强度的50%以下。可以在膜结构附近放置同样膜材的样品进行室外暴露，在样品强度低于67%以下的情况下，对膜结构进行取样，确认膜材的强度是否低于膜材初始破断强度的50%以下。对PVC膜材，膜材更换的判断标准为膜材强度低于膜材初始破断强度的50%以下，或膜材的撕裂强度低于膜材初始撕裂强度的33%以下。对帐篷仓库用膜材料，可用放大镜确认膜材表面状态，作为结构的基布大部分外露或膜材的撕裂强度低于膜材初始撕裂强度的33%以下。定义膜材强度低于膜材初始破断强度的50%以下为危险是出于安全系数的构成考虑。安全系数的构成分为内因及外因。内因为材料的离散性、二轴应力的存在、结合效率等其他不确定因素。因为老化、疲劳、徐变、施工因素(纤维的曲折等)。日本法规的短期安全系数按内因2×外因2=4的考虑构成，将老化等外因完全除去后，即只有内因存在的情况下，膜结构处于危险状态。膜结构完工后，需定期进行维护检查工作。每2～3年需进行一次维护检查工作。在此基础上，膜结构达到特定的使用寿命(PTFE膜材为25年左右，PVC膜材为10～15年左右)时，需从膜结构上进行取样试验，确认膜材料的强度保持率。这项规定是建立在膜结构的维持管理一直在持续进行而且健全的情况下，在膜材外观等出现异常情况时，需立即进行强度确认。实施定期维护检查的意义在于防患于未然，通过在不同阶段对膜材料老化等结构问题进行把握，通过简单的维修达到膜结构长期使用最终进行膜材更换的目的。实际上膜结构的长期使用寿命是建立在健全的维护管理工作基础上的。忽略膜结构的维护管理会造成膜结构损坏造成重大事故的后果。膜结构历史的初期，在全世界范围内出现过一些膜结构事故。随着膜结构技术的进步以及对膜结构的理解深化，业主方对膜结构的维护管理认识方面的不足也需要引起重视。日本的膜结构维修规范明确定义了业主对膜结构的责任范围，定期委托膜结构公司进行膜结构的维修检查成为膜结构业主义务。在我国目前责任定义不清的情况下，一方面需要膜结构公司定期与业主进行沟通，一方面需要提高业主的认识，在法规上进行责任范围的规定。特别是某些业主欠款的项目，缺乏膜结构定期的维护管理，酿成事故的可能性较大。