CST生物池加盖新技术、新材料应用-城市规划论文发表

路新春
[摘要]：本文详细介绍了钢支承反吊氟碳纤膜结构是专门针对污水池加盖开发的新型结构方式在该工程得到很好的应用，阐述了新材料、新技术与创新建筑理念密不可分的关系。
关键词：钢支承反吊氟碳纤膜结构应用
广州萝岗中心区水质净化厂首期工程位于南岗河与广深高速公路交接处东北角，首期工程征地面积8.03ha，厂区现状较为平坦，交通条件较为便利。污水厂设计总规模为20万m3/d。一期工程5.0万m3/d实施。该CST生物池加盖位于广州萝岗中心区水质净化厂内是一座技术比较先进的加盖方式。
1. 设计构思
本次设计主要是CST生物池对周边的环境、风貌及污水臭味等直接影响人们的生活和健康，为关爱人民，构建和谐社会，创建优美的生活环境，本次设计将CST生物池加盖，进行废气收集与治理。
2. CST生物池加盖
钢支承反吊氟碳纤膜结构是专门针对污水池加盖开发的新型结构方式，选用了耐腐蚀的氟碳纤膜作为覆盖材料通过反吊的形式来适应污水池的腐蚀性环境能取得良好的效果，本次设计我们采用《普通碳钢（反吊）+膜（氟碳纤膜）结构，该结构耐久性、安全性、便利性、美观性和经济性等性能上都具有绝对的优势。
2.1耐久性：钢支承反吊氟碳纤膜结构的巧妙之处在于“反吊”，采用了抗腐蚀能力很强的氟碳纤膜把废气罩住，钢结构在外侧将氟碳纤膜悬吊。这样既充分发挥了氟碳纤膜的抗腐蚀性能，又从根本上解决了钢结构与腐蚀性气体接触带来的腐蚀问题。
2.2安全性：钢支承反吊氟碳纤膜结构对荷载的抵抗能力更强，常见的结构荷载主要为自重，风载，雪载和地震作用。
（1）．自重氟碳纤膜自重一般只有1kg/ m2左右，属于轻质高强的材料，对于大跨度的池体尤为适合，从最大程度上减小了覆盖材料自重的影响。
（2）．风载氟碳纤膜的形状多为圆锥体而且由于气体收集的要求整体都为封闭的，风会从曲线的膜面滑过，这样从体型上削弱了风载对结构的影响，也充分体现了它的抗风优势。
2.3．美观性
a)形式灵活多样钢支承反吊氟碳纤膜结构可根据场地条件的不同，设计与周围环境相协调的外观，充分显示了柔性结构的特点。
b)光学美感氟碳纤膜材料的透射率约为6%，在日照下结构内部具有通透性和明亮度，能满足内部设备检修的需求，在夜间灯光照明时，光线透过膜才能达到的建筑效果。
c)自洁性氟碳纤膜的表面处理具有良好的自洁性能，限制了灰尘堆积，便于维护，其抗污染能力远远超过传统覆盖材料，能使建筑保持清洁的外观。
d)造型美观钢结构骨架粗犷壮观，而氟碳纤膜则外观优雅，显得轻盈而飘逸，可为刚柔并济。
2.4经济性
氟碳纤膜的结构形式的经济性比其它结构优越性只更换氟碳纤膜部分。因此，在污水池加盖工程中钢支承反吊氟碳纤膜结构应是首选材料。
针对池体的恶臭气体收集最有效的方式是进行池体加盖，进行密闭，再通过进风口和出风口进行换气，把恶臭气体抽送到治理装置中进行处理。
3.结构形式种类简介
池体加盖同建筑屋盖相比具有一定的特殊性，主要体现在以下两个方面：
1．要求轻质。池体结构一般采用剪力墙结构设计，墙体一般厚度不大，池盖大部分采用轻质屋面的做法，以轻钢为骨架，轻质材料为覆盖材进行加盖，减轻池盖自重。
2．要求耐腐蚀。由于池体加盖后内部气体浓度成倍增加，而且阳光辐射下温度很高，热量不能散发，整个废气收集罩内相当于一个高腐蚀反应环境，因此对材料防腐提出更高的要求。
4.传统结构解决大垮度池体加盖的弊端
结构形式的钢支承部分不可避免地放在顶盖内部，由于池顶加罩后使其内部腐蚀性气体浓度成倍增加，在阳光辐射下温度很高，内部的钢结构极易腐蚀，一般寿命在3～5年，即在短时间内就面临整个结构的二次建设。实践证明即使是钢构采用不锈钢材质，在腐蚀性环境中耐久性仍得不到保证，而且成本非常高，故应用新技术钢支承反吊氟碳纤膜结构使用年限长、跨度大、美观等优点很多得到广泛应用。
5.普通碳钢骨架（外侧）＋氟碳纤膜（反吊）
（专利产品：钢支撑反吊氟碳纤膜污水池废（臭）气收集装置）
5.1适用范围
1．跨度适于各种跨度的池体。
2．使用年限使用年限膜部分10~15年，钢结构部分40~50年。
5.2材质介绍
氟碳纤膜断面示意

高张力聚酯纤维为材料的受力部分，提供高强的结构性能；
聚合物表面处理为材料的防腐蚀部分，提供耐酸碱的性能；
100％氟碳烤漆为表面处理是材料的外观部分，提供自洁性能；
针对化学品对膜材的破坏老化影响进行了分析，试验包括：
（1）超常时间浸泡在含有NH3和H2S04的不同水溶液中。
（2）在浸之前和之后检测抗拉强度的变化，以评估面料的机械性能的变化。
（3）抗水解作用：严格按照NFG37122。
经过以上防腐试验的验证，能提供详细的防腐耐久性报告，具有10～15年的品质保证。
膜材物理性能
项目数据值试验方法
重量 1050(g/m2 ) NF EN ISO2286-2
厚度 0.78 (mm) NF EN ISO2286-2
抗拉强度(经/纬) 84/80 (kg/mm) NF EN ISO1421
撕裂强度(纵向/横向) 11/10 (kg/mm) DIN 53-363
防火测试 PASS NFPA 701
透光率 6％ ASHRAE 74-1988
反射率 78％ ASHRAE 74-1988

5.3结构优缺点
优点：膜自身防腐性能好，自重轻，对大跨度池体最具优势，造型多样，钢结构完全放在膜外侧，因此具有耐久性、安全性、便利性、美观性和经济性。且安装便利，施工周期短，是大跨度池体封闭的首选方案。
缺点：膜体的造型需要，使膜内部的封闭空间略大。
1 几种加盖结构性能比较
加盖结构使用寿命使用跨度钢结构造价
（元/m2）覆盖材造价
（元/m2）
普通碳钢骨架（内侧）＋阳光板（外侧） 2～4年 10米以内 200~300 100~150
普通碳钢骨架（内嵌）＋玻璃钢板（外侧） 10年以上 8米以内 150~250 200~300
不锈钢骨架（内侧）＋钢化玻璃（外侧） 8～10年 15米以内 1000~1500 200~300
普通碳钢骨架（外侧）＋氟碳纤膜（反吊） 10～15年 70米以内 200~300 350~450

综上所述：
1、在市政污水处理厂的除臭设计中，合理的池体封闭系统选择显得也非常重要；
2、轻质、高强、耐腐蚀、抗风性能好、经济美观、密封性能好等是我们在选择封闭系统时应予以考量的几大因素；
3、我们通过多项分析和比较，并结合实际工程案例的运用情况，本次工程优先采用“普通碳钢骨架（外侧）＋氟碳纤膜（反吊）”
参考文献：
[1]数字北京大夏新技术应用.建筑技术及设计.2007.09
[2]感谢专业厂家的支持完成了本项目，2010年5月竣工验收。