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      張拉膜結構屋面補充定額研究和應用

      發布時間:2021年9月7日 點擊數:1611

      張拉膜結構是20世紀70年代建筑結構中發展起來的一種形式,由高強薄膜材料、索及支承結構構成,通過膜材自身的張拉應力、拉索及支撐桿共同作用,形成各種曲張有度的空間形狀,作為屋面覆蓋結構,既能承受一定的外荷載作用,又能滿足大跨度空間的需求。隨著2008年北京奧運會舉辦,新一代的創新建筑也在北京的土地上拔地而起。2008年以前完工的國家游泳中心(水立方)、國家體育場(鳥巢)、國家大劇院等中國公眾十分熟悉的知名場館無一例外地采用了這種空間形式。

      1 項目基本情況

      某高校已建成2個室外標準游泳池,總占地面積約4 000 m2,加裝屋面采用桁架式鋼結構作為支承體系,采用張拉膜結構作為屋面覆蓋結構。張拉膜垂直投影面積3 930 m2,最大跨度31 m,共兩跨連續布置,建筑高度8 m。膜材參數為:白色PTFE建筑膜材1 200 dtex,厚度0.75 mm;P類膜材,經緯向抗拉強度不小于5 500/5 200(n/5 cm);膜材表面覆涂PNDF涂層,防火等級B1級;M10自攻螺釘間距150 mm,膜上下設橡膠墊層;鋼絲繩為1 571 MPa自制索,鋼絲繩表面鍍鋅,PE護套。

      由于膜結構在我國發展起步晚,作為一種新型的屋面覆蓋結構在建筑工程行業沒有相同或者相似的計價依據,為便于該項目計價、變更、索賠、結算等的順利開展實施,有必要對該工法做補充定額研究。

      2 研究的內容和范圍

      張拉膜結構屋面補充定額的研究對象是張拉膜結構中膜材部分的廠內加工制作、膜索部分的制作安裝及各種連接件、半成品的加工制作及現場焊接。工作內容包括膜材料制作加工、膜結構附件安裝、膜牽拉安裝、鋁壓板安裝等。

      3 編制依據和原則

      3.1 研究基礎

      以廣西壯族自治區建筑裝飾裝修工程消耗量定額為基礎開展研究工作。

      3.2 現場測定

      現場測定工作可以提供補充定額中的基礎數據。按照定額子目要求,通過分析施工方案和工藝流程,劃分工序,分別測定并列表記錄。通過現場記錄各定額子目工料機實際消耗情況,收集施工現場環境數據、現場施工技術方案,拍攝現場工序照片,調查現場勞動力技術水平,記錄加工機械種類型號等一線原始基礎資料。

      本補充定額使用的材料消耗量測定方法是現場測定法,人工、機械消耗量測定方法是計時觀察法。

      3.3 編制依據

      (1)建筑工程概預算編制辦法及配套定額、廣西壯族自治區住房和城鄉建設廳頒布的《廣西壯族自治區建筑裝飾裝修工程消耗量定額》,以及編制底稿、膜材的加工技術規范、拉索構件的施工規范及質量驗收標準。

      (2)張拉膜結構施工圖設計文件、膜材及膜索構件的加工技術及施工工藝、區內相似張拉膜結構項目的加工報價資料、現場收集工料機資料及結算資料。

      3.4 編制原則

      首先,充分貫徹國家有關法律、法規政策及地方規定。

      其次,考慮本項目實際情況,堅持實事求是原則。本項目跨度較大,地處山區常年4~5級大風,對張拉膜結構加工要求高,施工現場已建泳池需做成品保護,施工場地狹小,作用面難以全面展開,施工過程中各種設備和措施不能一次性投入,采取分批分階段流水作業,在編制過程中要充分考慮。

      3.5 工作流程

      技術準備(工廠調研、加工工藝、施工方案分析等)—現有項目資料收集(收集廣西師范大學網球場、桂林醫學院網球場等張拉膜結構報價、簽證變更等計價資料)—現場消耗量測定(現場作業資料收集、觀測、記錄、填報)—糾偏處理(定額子目、參數、數值調整)—編制成果。

      4 定額測定開展

      4.1 項目特殊性要求

      (1)膜材特殊性。本項目對張拉膜結構使用壽命提出了25年的年限要求,意味著對膜材耐久性和防腐性提出更高的要求,傳統屋面除了鋼筋混凝土能達到,其他相對輕型的型材屋面很難滿足要求。膜材恰恰填補了空白,作為一種新興的建筑材料,已被公認為是繼磚、石、混凝土、鋼和木材之后的“第六種建筑材料”。

      (2)加工特殊性。膜材、鋼索及連接件的加工制造均在專業膜材廠房內完成。

      (3)工藝特殊性。膜布展開通過緊繩機牽引膜面,操作工人在兩側用繩索拉緊同時抖動膜面,這一過程要求操作工人與機械牽引速度同步,需要有專人負責統一指揮,同時確保膜布任何一處不與鋼結構摩擦造成表面損壞,全程需專業技術人員跟蹤監督。

      (4)環境特殊性。對天氣要求嚴格,膜面安裝當天風力不大于5級(風速小于8.2 m/s)且非大雨天。

      4.2 定額子目劃分

      根據測定大綱編制計劃要求并結合實際加工情況,補充定額初步劃分1個定額子目8個工作項目內容。膜材屋面:膜材料,膜材料附件,鋁壓板,不銹鋼螺栓,膜材料制作加工,包裝運輸,膜牽拉安裝,安裝腳手架。

      4.3 工序拆分及觀測

      膜結構工程加工預算補充定額現場測定工作的重與難點是膜片間連接及與支撐結構連接。膜片連接有熱融合連接、縫合連接、機械連接,膜布與支撐結構連接分為夾具剛性連接、繩索柔性連接。

      不同連接方式決定了膜布耗材量及人工設備的消耗不同,應分別測定并分門別類地記錄。

      (1)膜結構制作安裝工藝流程。膜結構制作安裝分為膜布加工制作和膜索安裝。膜布加工制造工藝流程:膜布放樣剪裁→膜片連接(熱融合連接、縫合連接、機械連接)→檢查修補→清洗包裝→運輸至現場。膜索安裝工藝流程:檢查準備→腳手架架設(距頂1 m處)→膜布展開就位→膜布與支撐結構連接(夾具剛性連接、繩索柔性連接)→膜布張拉→安裝壓條。

      (2)測定期間現場安裝主要設備配置情況。膜索安裝現場的主要設備:全站儀、穿心千斤頂、大行程千斤頂、大噸位千斤頂、油泵、千斤頂測力感應器、膜單元拉展、張緊器具、膜單元應力測試儀。

      5 定額編制開展

      5.1 定額計量單位的確定

      根據定額編制原則,計量單位的選擇要簡明、綜合、準確。簡明即易于工程量計算,綜合即要能夠減少定額項目,準確即要能夠完整反映單位工程的工料機消耗。根據張拉膜結構工程的形體和結構構件特征及其變化確定,綜上考慮本定額子目膜材屋面采用投影面積單位“m2”。

      5.2 機械幅度差的確定

      考慮大型機械主要應用于膜材加工程序,而膜材加工主要集中在標準化的生產車間,生產車間成熟的、程式化的流水作業使得產能相對穩定,對定額幅度差的影響不大,因此本次研究按照現行廣西壯族自治區頒布的建筑工程定額幅度差確定,新增機械幅度差按照類似機械幅度差計取。

      5.3 消耗量的確定

      經過現場測定、糾偏、統計匯總,初步得出各主要工序的工料機現場實測數量。以熱融合連接為例,投影面積100 m2膜結構的主要耗材量見表1。

      表1 100 m2膜結構的主要耗材量     下載原表

      表1 100 m2膜結構的主要耗材量

      5.4 定額基價的確定

      5.4.1 人工工日基價

      采用廣西壯族自治區住房和城鄉建設廳頒布的《廣西壯族自治區建筑裝飾裝修工程消耗量定額》及《關于調整建設工程定額人工費及有關費率的通知》(桂建標[2015]5號)中規定的基價計算,人工工日基價為66元/工日。

      5.4.2 材料基價

      膜材生產工藝復雜,主要是由玻璃纖維織物和涂層組成,涂層的種類、性能、品質直接影響膜的防腐性、耐老化、耐磨損、耐污及膜材的透光、感官效果。各品牌產品種類不盡相同。本項目主材只能依據特定品牌的膜材廠家成本核算報出的出廠價,其他輔材配件按照當地建設工程造價管理部門發布的造價信息除稅價格計算。

      5.4.3 機械臺班基價

      張拉膜結構加工技術要求較高,施工方需要投入許多新型的機械加工設備,如穿心千斤頂、大行程千斤頂、大噸位千斤頂、油泵、千斤頂測力感應器、膜單元拉展、張緊器具、膜單元應力測試儀,這些設備在現有的設備臺班價格中缺項,需要重新編制臺班預算價格。

      通過對張拉膜結構加工設備費用進行調研,參照住房和城鄉建設部《建設工程施工機械臺班費用編制規則》(2015年)相關規定確定折舊年限、年工作臺班、耐用總臺班、大修理間隔臺班和使用周期等相關參數,計算折舊費、大修理費、經常修理費、安拆及場外運輸費,按實際發生統計停滯費、人工費、動力燃料費、水電費,確定機械臺班費用定額。

      5.5 編制成果

      通過以上方法最終得到了張拉膜結構屋面(熱熔連接)的以投影面積m2為單位的定額基價(表2),補充定額研究成果包含了6項主要的工料機的消耗量,補充定額涵蓋的工作內容主要是膜布加工制作和膜索安裝兩道關鍵工序,主要包括膜布加工剪裁、膜片連接、膜布展開就位、膜布與支承結構連接、膜布張拉、安裝壓條。

      表2 張拉膜結構屋面補充定額     下載原表

      表2 張拉膜結構屋面補充定額

      6 結束語

      補充定額的編制為本項目招標控制價的編制、合同實施過程中出現的變更及后續結算提供了參考計價依據,有利于項目的順利實施和施工過程中工程造價管理。

      該工法的測定和編制采用的是工作日寫實法,雖然能夠真實反映原材實際消耗及工機料成本情況,但是基于本項目特定的膜材型號規格及生產工藝來測定的消耗量定額,由于膜材種類和生產工藝不同,膜材即配套輔材消耗量不同,成本費用也相差很大,所以不能簡單直接地應用于其他項目,若用于其他項目時,建議針對膜材加工工藝差異對補充定額進行分析調整和換算。

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