一 概述
隨著我國國民經(jīng)濟飛速發(fā)展和市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)全面展開，特別是污水處理廠等環(huán)保項目日益增多，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)愛人民，構(gòu)建和諧社會，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，進行廢氣收集與治理。

二 膜結(jié)構(gòu)體系簡介
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、建筑表現(xiàn)形式，適應(yīng)不同的應(yīng)用場所。鋼支承反吊氟碳纖膜結(jié)構(gòu)是專門針對污水池加蓋開發(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，并通過反吊的形式來適應(yīng)污水池的腐蝕性環(huán)境。在國內(nèi)海寧丁橋污水處理廠、鹽倉污水處理廠、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
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個圓形貯水池（每個直徑55m）見下圖。國內(nèi)與之相似的已經(jīng)建成的工程蘆村污水處理廠初沉池（每個直徑45m）以下為蘆村污水處理廠實景照片

隨著我國國民經(jīng)濟飛速發(fā)展和市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)全面展開，特別是污水處理廠等環(huán)保項目日益增多，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)愛人民，構(gòu)建和諧社會，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，進行廢氣收集與治理。

二 膜結(jié)構(gòu)體系簡介
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、建筑表現(xiàn)形式，適應(yīng)不同的應(yīng)用場所。鋼支承反吊氟碳纖膜結(jié)構(gòu)是專門針對污水池加蓋開發(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，并通過反吊的形式來適應(yīng)污水池的腐蝕性環(huán)境。在國內(nèi)海寧丁橋污水處理廠、鹽倉污水處理廠、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
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個圓形貯水池（每個直徑55m）見下圖。國內(nèi)與之相似的已經(jīng)建成的工程蘆村污水處理廠初沉池（每個直徑45m）以下為蘆村污水處理廠實景照片

此工程選用進口膜材產(chǎn)品，在使用和安裝前采集了膜材的樣塊進行了徹底的分析并進行了相關(guān)的觀測，這些試驗肯定了氟碳纖膜完全適合廢水處理環(huán)境。生產(chǎn)商同時針對化學(xué)品對膜材的破壞老化影響進行了分析，試驗包括：（1）超常時間浸泡在含有NH3和H2S04的不同水溶液中。（2）在浸之前和之后檢測抗拉強度的變化，以評估面料的機械性能的變化。（3）抗水解作用：嚴(yán)格按照NFG37122。經(jīng)過以上防腐試驗的驗證，能提供詳細(xì)的防腐耐久性報告，具有15年的品質(zhì)保證。自1999年建造以來，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的腐蝕問題，因而鋼構(gòu)件可以按普通建筑結(jié)構(gòu)等級考慮，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)對荷載的抵抗能力更強，常見的結(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)高強的材料，對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。另外陽光板和玻璃鋼板需要大量的檁條支承，而膜是通過預(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)會從曲線的膜面滑過，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)洞試驗的數(shù)據(jù)則更小些，這樣從體型上削弱了風(fēng)載對結(jié)構(gòu)的影響。處于臺州地區(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)歷了最強的臺風(fēng)“卡努”（最大風(fēng)力17級），結(jié)構(gòu)完好無損，也充分體現(xiàn)了它的抗風(fēng)優(yōu)勢， 以下為椒江污水處理廠實景照片。

（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》進行選取，也可有條件自行做滑雪試驗。
（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，根據(jù)公式地震慣性力I(t)＝－m[ÿg(t)+ ÿ(t)]，可見當(dāng)質(zhì)量m較小，自振周期t較大時，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行，加工質(zhì)量得到可靠保障�，F(xiàn)場安裝時間短，減少了對場地的占用。尤其是舊池改造項目可采取結(jié)構(gòu)整體吊裝，不影響池體內(nèi)部的設(shè)備運轉(zhuǎn)。
（2） 檢修方便 由于工藝上的要求，需要定期對設(shè)備維修和檢查，可以通過在邊膜上預(yù)留門和通道的方式解決，參見巴黎污水池圖可知這種結(jié)構(gòu)實現(xiàn)開門開窗十分便捷，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)場地條件的不同，設(shè)計與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)的外觀，充分顯示了柔性結(jié)構(gòu)的特點。
（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，光線透過膜材能達到特殊的建筑效果。
（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，其抗污染能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(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�濟，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)濟性比較
經(jīng)濟性分析以15年作為一個計算周期，對三種污水池加蓋系統(tǒng)進行比較(見加蓋方案說明)
從長期投入（15年）經(jīng)濟性考慮，普通碳鋼（反吊）＋氟碳纖膜的結(jié)構(gòu)形式的經(jīng)濟性遠(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。廢氣治理作為一個長期行為，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
綜上所述，氣體治理領(lǐng)域在我國還是一個較新的課題，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、造型多樣和透光性能良好的膜結(jié)構(gòu)頂蓋通過工程實踐效果理想，值得進行擴大推廣。