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张拉膜结构屋面补充定额研究和应用

发布时间:2021年9月7日 点击数:286

张拉膜结构是20世纪70年代建筑结构中发展起来的一种形式,由高强薄膜材料、索及支承结构构成,通过膜材自身的张拉应力、拉索及支撑杆共同作用,形成各种曲张有度的空间形状,作为屋面覆盖结构,既能承受一定的外荷载作用,又能满足大跨度空间的需求。随着2008年北京奥运会举办,新一代的创新建筑也在北京的土地上拔地而起。2008年以前完工的国家游泳中心(水立方)、国家体育场(鸟巢)、国家大剧院等中国公众十分熟悉的知名场馆无一例外地采用了这种空间形式。

1 项目基本情况

某高校已建成2个室外标准游泳池,总占地面积约4 000 m2,加装屋面采用桁架式钢结构作为支承体系,采用张拉膜结构作为屋面覆盖结构。张拉膜垂直投影面积3 930 m2,最大跨度31 m,共两跨连续布置,建筑高度8 m。膜材参数为:白色PTFE建筑膜材1 200 dtex,厚度0.75 mm;P类膜材,经纬向抗拉强度不小于5 500/5 200(n/5 cm);膜材表面覆涂PNDF涂层,防火等级B1级;M10自攻螺钉间距150 mm,膜上下设橡胶垫层;钢丝绳为1 571 MPa自制索,钢丝绳表面镀锌,PE护套。

由于膜结构在我国发展起步晚,作为一种新型的屋面覆盖结构在建筑工程行业没有相同或者相似的计价依据,为便于该项目计价、变更、索赔、结算等的顺利开展实施,有必要对该工法做补充定额研究。

2 研究的内容和范围

张拉膜结构屋面补充定额的研究对象是张拉膜结构中膜材部分的厂内加工制作、膜索部分的制作安装及各种连接件、半成品的加工制作及现场焊接。工作内容包括膜材料制作加工、膜结构附件安装、膜牵拉安装、铝压板安装等。

3 编制依据和原则

3.1 研究基础

以广西壮族自治区建筑装饰装修工程消耗量定额为基础开展研究工作。

3.2 现场测定

现场测定工作可以提供补充定额中的基础数据。按照定额子目要求,通过分析施工方案和工艺流程,划分工序,分别测定并列表记录。通过现场记录各定额子目工料机实际消耗情况,收集施工现场环境数据、现场施工技术方案,拍摄现场工序照片,调查现场劳动力技术水平,记录加工机械种类型号等一线原始基础资料。

本补充定额使用的材料消耗量测定方法是现场测定法,人工、机械消耗量测定方法是计时观察法。

3.3 编制依据

(1)建筑工程概预算编制办法及配套定额、广西壮族自治区住房和城乡建设厅颁布的《广西壮族自治区建筑装饰装修工程消耗量定额》,以及编制底稿、膜材的加工技术规范、拉索构件的施工规范及质量验收标准。

(2)张拉膜结构施工图设计文件、膜材及膜索构件的加工技术及施工工艺、区内相似张拉膜结构项目的加工报价资料、现场收集工料机资料及结算资料。

3.4 编制原则

首先,充分贯彻国家有关法律、法规政策及地方规定。

其次,考虑本项目实际情况,坚持实事求是原则。本项目跨度较大,地处山区常年4~5级大风,对张拉膜结构加工要求高,施工现场已建泳池需做成品保护,施工场地狭小,作用面难以全面展开,施工过程中各种设备和措施不能一次性投入,采取分批分阶段流水作业,在编制过程中要充分考虑。

3.5 工作流程

技术准备(工厂调研、加工工艺、施工方案分析等)—现有项目资料收集(收集广西师范大学网球场、桂林医学院网球场等张拉膜结构报价、签证变更等计价资料)—现场消耗量测定(现场作业资料收集、观测、记录、填报)—纠偏处理(定额子目、参数、数值调整)—编制成果。

4 定额测定开展

4.1 项目特殊性要求

(1)膜材特殊性。本项目对张拉膜结构使用寿命提出了25年的年限要求,意味着对膜材耐久性和防腐性提出更高的要求,传统屋面除了钢筋混凝土能达到,其他相对轻型的型材屋面很难满足要求。膜材恰恰填补了空白,作为一种新兴的建筑材料,已被公认为是继砖、石、混凝土、钢和木材之后的“第六种建筑材料”。

(2)加工特殊性。膜材、钢索及连接件的加工制造均在专业膜材厂房内完成。

(3)工艺特殊性。膜布展开通过紧绳机牵引膜面,操作工人在两侧用绳索拉紧同时抖动膜面,这一过程要求操作工人与机械牵引速度同步,需要有专人负责统一指挥,同时确保膜布任何一处不与钢结构摩擦造成表面损坏,全程需专业技术人员跟踪监督。

(4)环境特殊性。对天气要求严格,膜面安装当天风力不大于5级(风速小于8.2 m/s)且非大雨天。

4.2 定额子目划分

根据测定大纲编制计划要求并结合实际加工情况,补充定额初步划分1个定额子目8个工作项目内容。膜材屋面:膜材料,膜材料附件,铝压板,不锈钢螺栓,膜材料制作加工,包装运输,膜牵拉安装,安装脚手架。

4.3 工序拆分及观测

膜结构工程加工预算补充定额现场测定工作的重与难点是膜片间连接及与支撑结构连接。膜片连接有热融合连接、缝合连接、机械连接,膜布与支撑结构连接分为夹具刚性连接、绳索柔性连接。

不同连接方式决定了膜布耗材量及人工设备的消耗不同,应分别测定并分门别类地记录。

(1)膜结构制作安装工艺流程。膜结构制作安装分为膜布加工制作和膜索安装。膜布加工制造工艺流程:膜布放样剪裁→膜片连接(热融合连接、缝合连接、机械连接)→检查修补→清洗包装→运输至现场。膜索安装工艺流程:检查准备→脚手架架设(距顶1 m处)→膜布展开就位→膜布与支撑结构连接(夹具刚性连接、绳索柔性连接)→膜布张拉→安装压条。

(2)测定期间现场安装主要设备配置情况。膜索安装现场的主要设备:全站仪、穿心千斤顶、大行程千斤顶、大吨位千斤顶、油泵、千斤顶测力感应器、膜单元拉展、张紧器具、膜单元应力测试仪。

5 定额编制开展

5.1 定额计量单位的确定

根据定额编制原则,计量单位的选择要简明、综合、准确。简明即易于工程量计算,综合即要能够减少定额项目,准确即要能够完整反映单位工程的工料机消耗。根据张拉膜结构工程的形体和结构构件特征及其变化确定,综上考虑本定额子目膜材屋面采用投影面积单位“m2”。

5.2 机械幅度差的确定

考虑大型机械主要应用于膜材加工程序,而膜材加工主要集中在标准化的生产车间,生产车间成熟的、程式化的流水作业使得产能相对稳定,对定额幅度差的影响不大,因此本次研究按照现行广西壮族自治区颁布的建筑工程定额幅度差确定,新增机械幅度差按照类似机械幅度差计取。

5.3 消耗量的确定

经过现场测定、纠偏、统计汇总,初步得出各主要工序的工料机现场实测数量。以热融合连接为例,投影面积100 m2膜结构的主要耗材量见表1。

表1 100 m2膜结构的主要耗材量     下载原表

表1 100 m2膜结构的主要耗材量

5.4 定额基价的确定

5.4.1 人工工日基价

采用广西壮族自治区住房和城乡建设厅颁布的《广西壮族自治区建筑装饰装修工程消耗量定额》及《关于调整建设工程定额人工费及有关费率的通知》(桂建标[2015]5号)中规定的基价计算,人工工日基价为66元/工日。

5.4.2 材料基价

膜材生产工艺复杂,主要是由玻璃纤维织物和涂层组成,涂层的种类、性能、品质直接影响膜的防腐性、耐老化、耐磨损、耐污及膜材的透光、感官效果。各品牌产品种类不尽相同。本项目主材只能依据特定品牌的膜材厂家成本核算报出的出厂价,其他辅材配件按照当地建设工程造价管理部门发布的造价信息除税价格计算。

5.4.3 机械台班基价

张拉膜结构加工技术要求较高,施工方需要投入许多新型的机械加工设备,如穿心千斤顶、大行程千斤顶、大吨位千斤顶、油泵、千斤顶测力感应器、膜单元拉展、张紧器具、膜单元应力测试仪,这些设备在现有的设备台班价格中缺项,需要重新编制台班预算价格。

通过对张拉膜结构加工设备费用进行调研,参照住房和城乡建设部《建设工程施工机械台班费用编制规则》(2015年)相关规定确定折旧年限、年工作台班、耐用总台班、大修理间隔台班和使用周期等相关参数,计算折旧费、大修理费、经常修理费、安拆及场外运输费,按实际发生统计停滞费、人工费、动力燃料费、水电费,确定机械台班费用定额。

5.5 编制成果

通过以上方法最终得到了张拉膜结构屋面(热熔连接)的以投影面积m2为单位的定额基价(表2),补充定额研究成果包含了6项主要的工料机的消耗量,补充定额涵盖的工作内容主要是膜布加工制作和膜索安装两道关键工序,主要包括膜布加工剪裁、膜片连接、膜布展开就位、膜布与支承结构连接、膜布张拉、安装压条。

表2 张拉膜结构屋面补充定额     下载原表

表2 张拉膜结构屋面补充定额

6 结束语

补充定额的编制为本项目招标控制价的编制、合同实施过程中出现的变更及后续结算提供了参考计价依据,有利于项目的顺利实施和施工过程中工程造价管理。

该工法的测定和编制采用的是工作日写实法,虽然能够真实反映原材实际消耗及工机料成本情况,但是基于本项目特定的膜材型号规格及生产工艺来测定的消耗量定额,由于膜材种类和生产工艺不同,膜材即配套辅材消耗量不同,成本费用也相差很大,所以不能简单直接地应用于其他项目,若用于其他项目时,建议针对膜材加工工艺差异对补充定额进行分析调整和换算。

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