一 概述
隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展和市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)全面展開(kāi)，特別是污水處理廠等環(huán)保項(xiàng)目日益增多，其中有相當(dāng)數(shù)量的污水處理廠的厭氧池、污泥濃縮池、生物絮凝池等建于居民區(qū)的周邊，污水池的環(huán)境、風(fēng)貌及污水臭味等直接影響人們的生活和健康。
為關(guān)愛(ài)人民，構(gòu)建和諧社會(huì)，創(chuàng)建優(yōu)美的生活環(huán)境，許多城市已經(jīng)要求將污水廠的污水處理池加蓋，進(jìn)行廢氣收集與治理。

二 膜結(jié)構(gòu)體系簡(jiǎn)介
膜結(jié)構(gòu)也稱織物結(jié)構(gòu)，它以性能優(yōu)良的柔軟織物為材料，由內(nèi)部空氣壓力支承膜面，或利用柔性鋼索和剛性支承結(jié)構(gòu)使膜面產(chǎn)生一定的預(yù)力，從而形成具有一定剛度并能覆蓋大空間的新型空間結(jié)構(gòu)體系。
膜結(jié)構(gòu)一般可分為空氣支承膜結(jié)構(gòu)（即充氣式膜結(jié)構(gòu)）、張拉式膜結(jié)構(gòu)及骨架支承式膜結(jié)構(gòu)三種，它們具有不同的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、建筑表現(xiàn)形式，適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)所。鋼支承反吊氟碳纖膜結(jié)構(gòu)是專門(mén)針對(duì)污水池加蓋開(kāi)發(fā)的新型結(jié)構(gòu)方式，選用了耐腐蝕的氟碳纖膜作為覆蓋材，并通過(guò)反吊的形式來(lái)適應(yīng)污水池的腐蝕性環(huán)境。在國(guó)內(nèi)海寧丁橋污水處理廠、鹽倉(cāng)污水處理廠、蘆村污水處理廠、椒江污水處理廠、江陰南閘污水處理廠等污水廠已率先使用了鋼支承反吊氟碳纖膜進(jìn)行污水池加蓋，取得良好的效果。
鋼支承反吊氟碳纖膜結(jié)構(gòu)圖例

三 鋼支承反吊氟碳纖膜結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)
1．耐久性
鋼支承反吊氟碳纖膜結(jié)構(gòu)1999年成功應(yīng)用于巴黎SEINNE AMONT污水池，該工廠有10個(gè)圓形貯水池（每個(gè)直徑55m）見(jiàn)下圖。國(guó)內(nèi)與之相似的已經(jīng)建成的工程蘆村污水處理廠初沉池（每個(gè)直徑45m）以下為蘆村污水處理廠實(shí)景照片

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展和市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)全面展開(kāi)，特別是污水處理廠等環(huán)保項(xiàng)目日益增多，其中有相當(dāng)數(shù)量的污水處理廠的厭氧池、污泥濃縮池、生物絮凝池等建于居民區(qū)的周邊，污水池的環(huán)境、風(fēng)貌及污水臭味等直接影響人們的生活和健康。
為關(guān)愛(ài)人民，構(gòu)建和諧社會(huì)，創(chuàng)建優(yōu)美的生活環(huán)境，許多城市已經(jīng)要求將污水廠的污水處理池加蓋，進(jìn)行廢氣收集與治理。

二 膜結(jié)構(gòu)體系簡(jiǎn)介
膜結(jié)構(gòu)也稱織物結(jié)構(gòu)，它以性能優(yōu)良的柔軟織物為材料，由內(nèi)部空氣壓力支承膜面，或利用柔性鋼索和剛性支承結(jié)構(gòu)使膜面產(chǎn)生一定的預(yù)力，從而形成具有一定剛度并能覆蓋大空間的新型空間結(jié)構(gòu)體系。
膜結(jié)構(gòu)一般可分為空氣支承膜結(jié)構(gòu)（即充氣式膜結(jié)構(gòu)）、張拉式膜結(jié)構(gòu)及骨架支承式膜結(jié)構(gòu)三種，它們具有不同的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、建筑表現(xiàn)形式，適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)所。鋼支承反吊氟碳纖膜結(jié)構(gòu)是專門(mén)針對(duì)污水池加蓋開(kāi)發(fā)的新型結(jié)構(gòu)方式，選用了耐腐蝕的氟碳纖膜作為覆蓋材，并通過(guò)反吊的形式來(lái)適應(yīng)污水池的腐蝕性環(huán)境。在國(guó)內(nèi)海寧丁橋污水處理廠、鹽倉(cāng)污水處理廠、蘆村污水處理廠、椒江污水處理廠、江陰南閘污水處理廠等污水廠已率先使用了鋼支承反吊氟碳纖膜進(jìn)行污水池加蓋，取得良好的效果。
鋼支承反吊氟碳纖膜結(jié)構(gòu)圖例

三 鋼支承反吊氟碳纖膜結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)
1．耐久性
鋼支承反吊氟碳纖膜結(jié)構(gòu)1999年成功應(yīng)用于巴黎SEINNE AMONT污水池，該工廠有10個(gè)圓形貯水池（每個(gè)直徑55m）見(jiàn)下圖。國(guó)內(nèi)與之相似的已經(jīng)建成的工程蘆村污水處理廠初沉池（每個(gè)直徑45m）以下為蘆村污水處理廠實(shí)景照片

此工程選用進(jìn)口膜材產(chǎn)品，在使用和安裝前采集了膜材的樣塊進(jìn)行了徹底的分析并進(jìn)行了相關(guān)的觀測(cè)，這些試驗(yàn)肯定了氟碳纖膜完全適合廢水處理環(huán)境。生產(chǎn)商同時(shí)針對(duì)化學(xué)品對(duì)膜材的破壞老化影響進(jìn)行了分析，試驗(yàn)包括：（1）超常時(shí)間浸泡在含有NH3和H2S04的不同水溶液中。（2）在浸之前和之后檢測(cè)抗拉強(qiáng)度的變化，以評(píng)估面料的機(jī)械性能的變化。（3）抗水解作用：嚴(yán)格按照NFG37122。經(jīng)過(guò)以上防腐試驗(yàn)的驗(yàn)證，能提供詳細(xì)的防腐耐久性報(bào)告，具有15年的品質(zhì)保證。自1999年建造以來(lái)，使用效果良好。
鋼支承反吊氟碳纖膜結(jié)構(gòu)的巧妙之處在于“反吊”，采用了抗腐蝕能力很強(qiáng)的氟碳纖膜把廢氣罩住，鋼結(jié)構(gòu)在外側(cè)將氟碳纖膜懸吊。這樣既充分發(fā)揮了氟碳纖膜的抗腐蝕性能，又從根本上解決了鋼結(jié)構(gòu)與腐蝕性氣體接觸帶來(lái)的腐蝕問(wèn)題，因而鋼構(gòu)件可以按普通建筑結(jié)構(gòu)等級(jí)考慮，具有50年的使用壽命，充分發(fā)揮了鋼支承的結(jié)構(gòu)性能，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)骨架與覆蓋材性能的完美結(jié)合。
2．安全性
鋼支承反吊氟碳纖膜結(jié)構(gòu)對(duì)荷載的抵抗能力更強(qiáng)，常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)荷載主要為自重，風(fēng)載，雪載和地震作用。
（1）自重 氟碳纖膜自重一般只有1kg/m2左右，屬于輕質(zhì)高強(qiáng)的材料，對(duì)于大跨度的池體如沉淀池等尤為適合，從最大程度上減小了覆蓋材自重荷載的影響。另外陽(yáng)光板和玻璃鋼板需要大量的檁條支承，而膜是通過(guò)預(yù)力張拉體現(xiàn)結(jié)構(gòu)行為的材料，因此可以做到較大跨度而中間不需要任何支撐桿件，這樣鋼構(gòu)件的自重也大為減小。
（2）風(fēng)載 氟碳纖膜的形狀多為圓錐體，而且由于氣體收集的要求整體都為封閉的，風(fēng)會(huì)從曲線的膜面滑過(guò)，參照《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》中的規(guī)定它的體形系數(shù)值在0.5~0.8，風(fēng)洞試驗(yàn)的數(shù)據(jù)則更小些，這樣從體型上削弱了風(fēng)載對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。處于臺(tái)州地區(qū)的椒江污水處理廠污水池采用了鋼支承反吊氟碳纖膜結(jié)構(gòu)，經(jīng)歷了最強(qiáng)的臺(tái)風(fēng)“卡努”（最大風(fēng)力17級(jí)），結(jié)構(gòu)完好無(wú)損，也充分體現(xiàn)了它的抗風(fēng)優(yōu)勢(shì)， 以下為椒江污水處理廠實(shí)景照片。

（3）雪載 氟碳纖膜結(jié)構(gòu)是屬于張拉體系，必須形成比較大的負(fù)高斯雙曲面才能使預(yù)應(yīng)力有效施加，因此膜面必須有大的高差，即能形成相對(duì)大的坡度。另外膜的表面十分光滑，使雪能很難堆積在膜面上，積雪系數(shù)可根據(jù)高差參照《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》進(jìn)行選取，也可有條件自行做滑雪試驗(yàn)。
（4）地震作用 由于膜自重很小，而且結(jié)構(gòu)屬于柔性體系，自振周期長(zhǎng)，根據(jù)公式地震慣性力I(t)＝－m[ÿg(t)+ ÿ(t)]，可見(jiàn)當(dāng)質(zhì)量m較小，自振周期t較大時(shí)，地震作用很小，因此可以大幅度地減少地震作用的影響。
3．安裝快捷，檢修方便
（1） 安裝快捷 鋼支承和膜體的加工都在工廠進(jìn)行，加工質(zhì)量得到可靠保障�，F(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)間短，減少了對(duì)場(chǎng)地的占用。尤其是舊池改造項(xiàng)目可采取結(jié)構(gòu)整體吊裝，不影響池體內(nèi)部的設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)。
（2） 檢修方便 由于工藝上的要求，需要定期對(duì)設(shè)備維修和檢查，可以通過(guò)在邊膜上預(yù)留門(mén)和通道的方式解決，參見(jiàn)巴黎污水池圖可知這種結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)開(kāi)門(mén)開(kāi)窗十分便捷，可滿足任何工藝上的需求。
4．美觀性
（1）形式靈活多樣 鋼支承反吊氟碳纖膜結(jié)構(gòu)可根據(jù)場(chǎng)地條件的不同，設(shè)計(jì)與周?chē)�環(huán)境相協(xié)調(diào)的外觀，充分顯示了柔性結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。
（2）光學(xué)美感 氟碳纖膜材料的透射率約為6％，在日照下結(jié)構(gòu)內(nèi)部具通透性和明亮度，能滿足內(nèi)部設(shè)備檢修的需求，在夜間燈光照明時(shí)，光線透過(guò)膜材能達(dá)到特殊的建筑效果。
（3）自潔性 氟碳纖膜的表面處理具有良好的自潔性能，限制了灰塵堆積，便于維護(hù)，其抗污染能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)傳統(tǒng)覆蓋材，能使建筑保持清潔的外觀。
（4）造型美觀 鋼結(jié)構(gòu)骨架粗獷壯觀，充滿陽(yáng)剛的力感美，而氟碳纖膜則外觀優(yōu)雅，顯得輕盈而飄逸，充滿陰柔的曲線美，可謂剛?cè)岵��?jì)，相得益彰。在平淡的廠區(qū)必將形成一道亮麗的風(fēng)景線，成為工廠具標(biāo)志性的建筑，使其充滿工業(yè)現(xiàn)代化的氣息。



5．綜合經(jīng)濟(jì)性比較
經(jīng)濟(jì)性分析以15年作為一個(gè)計(jì)算周期，對(duì)三種污水池加蓋系統(tǒng)進(jìn)行比較(見(jiàn)加蓋方案說(shuō)明)
從長(zhǎng)期投入（15年）經(jīng)濟(jì)性考慮，普通碳鋼（反吊）＋氟碳纖膜的結(jié)構(gòu)形式的經(jīng)濟(jì)性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出其它兩種結(jié)構(gòu)，而且二次更換只需要更換氟碳纖膜部分，而其它兩種結(jié)構(gòu)需要整體更換。廢氣治理作為一個(gè)長(zhǎng)期行為，從深遠(yuǎn)的意義上講鋼結(jié)構(gòu)反吊氟碳纖膜結(jié)構(gòu)應(yīng)是首選。

四 結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，氣體治理領(lǐng)域在我國(guó)還是一個(gè)較新的課題，歐洲的發(fā)展已趨成熟，在污水池加蓋工程中鋼支承反吊氟碳纖膜結(jié)構(gòu)得到廣泛地應(yīng)用。在我國(guó)傳統(tǒng)的污水池加蓋方式由于防腐蝕性能的缺陷已經(jīng)制約了氣體收集治理的發(fā)展，而耐腐蝕、輕質(zhì)高強(qiáng)、造型多樣和透光性能良好的膜結(jié)構(gòu)頂蓋通過(guò)工程實(shí)踐效果理想，值得進(jìn)行擴(kuò)大推廣。