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标题: 索膜结构系列谈 -- 施工篇 [打印本页]

作者: hhux2002 时间: 2002-5-9 19:07 标题: 索膜结构系列谈 -- 施工篇

索膜结构系列谈现分成理论篇、设计篇、施工篇与管理篇四个方面（原因及各篇内容请参见有关系列谈的一些想法〕，本话题下将跟贴施工篇的帖子，谢谢。

作者: mibao 时间: 2002-6-9 14:22 标题: 膜材粘合的特性

对于涂刮织物，有三种基本的粘合方法：

一．  缝纫粘合：
这是一种最牢固的粘合方法，但是缝纫线容易被损坏。缝纫粘合通常是与热合粘合同时应用在PVC涂覆聚酯长丝织物上，以期得到更大的强度，如果在户外使用，缝纫粘合还要用PVC覆盖物加以保护。缝纫粘合不适用于PTFE涂覆玻璃纤维织物，和其它所有脆性布基的材料。

二．  热合粘合：
热焊接是加热粘合缝，并使织物上层的涂层熔融，然后施加压力并使粘合缝冷却。可以通过向膜材吹热空气，或者让膜材接触加热物件，或者通过高频电磁波，使得膜材获得相应的热量。

热和粘合使用于PVC涂覆聚酯长丝织物和PTFE涂覆玻璃纤维织物。而对于PTFE涂覆玻璃纤维织物来说，由于PTFE不能自己热熔，就需要在内层采用一种不同的材料。

三．  机械粘合：
虽然缝纫和热合已经大量应用于膜材加工车间，但是机械粘合有时也会应用。机械粘合一般有三种形式：
1．  在两个膜片的边缘埋绳，并在两个膜片的重叠位置夹上夹板。这种夹板要求不连续，并且可以移动。
2．  在两个膜片的边缘埋绳，并将两条埋绳嵌入有两个开口的（象横放着的哑铃）铝夹板中。铝夹板也是不连续的。这种粘合方法的防水性能比第一种要差。
3．  最简单的一种方法是将许多膜片排成一排并加以固定。这是最容易且最迅速地安装方法，但不能做到防水。

作者: fangxing 时间: 2002-7-31 22:52 标题: 回复：索膜结构系列谈 -- 施工篇

施工篇内容实在太少，各位有施工经验的大虾不妨多多展示

作者: zyqzzz 时间: 2002-8-2 09:01 标题: 回复：索膜结构系列谈 -- 施工篇

特点：技术难度大，单张膜（指在车间进行裁剪、缝合成为一个整体）展开面积达2300平方米；
施工条件恶劣（场地狭小，无法使用大型机具），施工期间阴雨连绵。
施工方案：
1、钢结构工厂加工与传统相似，但需注意加工精度，尤其注意由膜、索连接处的钢构件的尺寸和空间位置。
2、现场施工
1、钢结构的吊装、拼接（播放幻灯片1―2）
2、膜的吊装（播放幻灯片3―5）
a、由地面到四层楼板边缘的提升；
b、由四层楼板边缘到桁架跨中的水平移动
c、由楼板桁架跨中至屋盖顶部的垂直提升
3、沿结构纵向从中间将膜布向两端展开（在工厂按一定方向折叠）（播放幻灯片6―10）
4、膜的横向展开、张拉（播放幻灯片11―14），拉扯膜布的22个角点沿横向轴线展开并张拉固定。
5、膜、钢索内力的测定、调整（播放幻灯片15―18）
6、内膜安装（播放幻灯片19―20）

作者: zyqzzz 时间: 2002-8-2 09:02 标题: 回复：索膜结构系列谈 -- 施工篇

zhaoyu兄，能否把博熬的施工给我们简单介绍一下？
谢谢！

作者: 成钢 时间: 2002-10-7 10:43 标题: 膜张力测量－－引言

0 引言

膜结构与传统结构最大的区别就在于外形的不确定性和对膜要施加预张力才能够保证其初始平衡状态、稳定的几何造型。预张力在施工中能不能够达到计算和设计要求？要通过什么样方式来确定预张力也就是索膜内力的数值呢？在“索膜钢结构”专栏索膜内力的测定专题，进行了广泛的讨论。讨论精华经过编译，已经在《钢结构与建筑业》2002年第1-2期互动空间专栏刊登。

在讨论最后，有网友提问：“我觉得膜结构的关键是形状控制，其内力只要在一定范围内均可认为满足要求。请问膜的内力测量很重要吗？”，也有网友提问：“膜张力测定仪的工作原理是什么，谁知道？它是测什么推算出张力的？”。

受“索膜结构系列谈”策划人hhux委托，围绕膜结构施工和维护中膜张力测量专题，在膜张力测量的重要性、膜张力测量的方法、膜张力测量的装置等方面，谈谈个人有限的认知，还望各位专家斧正。

作者: 成钢 时间: 2002-10-7 10:46 标题: 膜张力测量－－重要性

1 膜张力测量的重要性

作者: 成钢 时间: 2002-10-7 11:18 标题: 膜张力测量 -- 方法

2 膜张力测量的方法
(待修订、补充)

所有膜张力测量方法要符合以下三项基本要求：(a) 使用简便，不引起膜材破坏；(b) 最好能分别量测经、纬双向的膜材张力；(c) 有足够的测量精度。

量测膜材张力的方法主要有以下几种，每一种方法各有优缺点：

(1) 应变法
(2) 拉伸法
(3) 振动法
(4) 位移法
(5) 摄影测量学方法

作者: 成钢 时间: 2002-10-7 11:33 标题: 膜张力测量－－装置3.1.1

3 膜张力测量的装置
3.1 日本鹿岛建设研制的膜张力计
3.1.1 膜张力计的工作机理

作者: 成钢 时间: 2002-10-7 11:57 标题: 膜张力测量－－装置1.2

3.1.2 膜材标定试验

作者: 成钢 时间: 2002-10-7 11:58 标题: 膜张力测量－－装置3.1.2

3.1.2 膜材标定试验(续)

作者: 成钢 时间: 2002-10-7 12:02 标题: 膜张力测量－－装置3.1.3

3.1.3 工程应用

作者: blazing 时间: 2002-10-10 14:57 标题: 回复：索膜结构系列谈 -- 施工篇

please recommend some books about it

作者: 成钢 时间: 2002-10-31 20:47 标题: 法拉利公司的膜张力计

法拉利公司的膜张力计(如下图所示)基于声波的传播，现场测量膜张力的精度为±10%。

Source:
TEXTILE ROOFS 2002
The Seventh International Workshop on the Design and Practical
Realisation of Architectural Membrane Structures
Technische Universit[$auml]t Berlin

作者: mibao 时间: 2002-12-15 21:15 标题: 回复：索膜结构系列谈 -- 施工篇

通过对这个“广东省高要市广新农业生态园荔林广场张拉膜结构工程”设计、加工、施工等几方面的比较详细地介绍，希望大家能够对张拉膜结构的几个重要环节展开讨论。

作者: mibao 时间: 2002-12-15 21:17 标题: 回复：索膜结构系列谈 -- 施工篇

广东省高要市广新农业生态园荔林广场张拉膜结构工程设计与施工
一工程概况
该工程位于广东省高要市广新农业生态园荔林广场。广新农业生态园是广东省最大的一座农业生态园，占地面积两万多平方米。荔林广场是生态园中供游人活动的重要场所，这个张拉膜结构覆盖的区域是一个篮球场，它的周围还有网球场和羽毛球场。该膜结构建成后马上就作为东南亚地区舞狮大赛的比赛用场地了。而从整体效果上来看，在郁郁葱葱的荔枝林中，矗立着曲线优美的白色张拉膜，不论是从实用角度，还是从标识角度，这个膜结构已经成为整座生态园的一道亮丽风景线。
虽然该工程占地只有两千平方米,但它集合了多种结构形式于一身,包括土建基础、砼结构、钢结构、索膜结构,是多种结构的杂交体，(见图2) 。此工程平面尺寸为39.1米X49.0米（含拉地索落地的尺寸），侧面有七根边柱，柱距为3.85米，柱高18米；正面有四根立柱，柱距为7.8米，柱高9米。膜面是由12个尖锥组成，膜面底部距地面9米，尖锥顶距地面约14.2米。这是一个典型的索膜张拉结构，下面主要谈谈设计与施工的体会.

作者: mibao 时间: 2002-12-15 21:43 标题: 回复：索膜结构系列谈 -- 施工篇

先贴几张实景照片：有利于我们下面的讨论

作者: mibao 时间: 2002-12-15 21:46 标题: 回复：索膜结构系列谈 -- 施工篇

（二）

作者: mibao 时间: 2002-12-15 21:48 标题: 回复：索膜结构系列谈 -- 施工篇

（三）

作者: mibao 时间: 2002-12-15 21:49 标题: 回复：索膜结构系列谈 -- 施工篇

（四）

作者: mibao 时间: 2002-12-15 21:50 标题: 回复：索膜结构系列谈 -- 施工篇

（五）

作者: mibao 时间: 2002-12-15 21:51 标题: 回复：索膜结构系列谈 -- 施工篇

（六）

作者: mibao 时间: 2002-12-15 21:52 标题: 回复：索膜结构系列谈 -- 施工篇

（七）

作者: 沈雁彬 时间: 2002-12-19 09:32 标题: 回复：索膜结构系列谈 -- 施工篇

想问一下,索膜张力测试的文献哪儿有查询?象前面有关鹿岛的文献

作者: mibao 时间: 2002-12-30 17:07 标题: 回复：索膜结构系列谈 -- 施工篇

广东省高要市广新农业生态园荔林广场张拉膜结构工程设计与施工
二结构分析
1.设计荷载
(1)结构自重          由软件自动计算
(2)基本风压          0.45KN/M2
(3)雪荷载             无
(4)雨荷载             0.30KN/M2（根据实际情况，无依据规范）
根据荷载规范的规定进行荷载组合
下面主要介绍一下风荷载和雨荷载标准值的确定方法。
A．风荷载：根据《建筑结构荷载规范》（GBJ 9-87），风荷载标准值的计算公式为：(不能上传公式，就是最基本的那条公式），其中：为体型系数；为风压高度变化系数；为风振系数。但是，我们发现，在这个膜结构中如果采用以上这个公式有两个问题：一个是从规范上根本无法找到与其相类似的体形系数；另一个就是假如一定按照这个公式计算出来的风荷载标准值十分巨大，这样整体结构的经济性将会很差。所以，我们大胆设立了一个非常简化的计算模型，根据此结构最高点距离地面18米，膜顶的每个单元呈双锥面，结构四面敞开等特点，最主要是根据膜顶材料具有“大变形、小应变”的特点，所以此膜面对于风荷载的作用主要表现为与膜面法向向上的风吸力。因此，我们参考有关资料，采用风荷载标准值 0.5  KN/m2。

作者: mibao 时间: 2002-12-30 17:10 标题: 回复：索膜结构系列谈 -- 施工篇

B．雨荷载：根据《建筑结构荷载规范》（GBJ 9-87），广东地区不设雪荷载。但是，索膜结构所用的膜材料不同于传统建筑材料，它是一种柔性的呈非线性特征的材料，也就是说，如果在降雨过程中，雨水不能很畅通地排除到膜面外，就很容易在膜面上形成积水区域。由于膜材属于高分子材料，具有一定的蠕变性，膜面将随着积水越多而出现越来越大的“兜儿”，直至膜面最终承载不了水的压力而破裂。这在膜结构设计中是非常重要的问题。所以，我们根据广东地区多台风多降水的特点，特别在膜结构荷载范畴中引入了“雨荷载”，在这个工程中雨荷载标准值为0.30 KN/M2。由此，从设计软件上可以非常清楚地观察到膜面是否存在积水区域。

作者: 来自香港 时间: 2002-12-31 09:23 标题: 回复：索膜结构系列谈 -- 施工篇

想提两个问题：

1。膜结构找型中的一大忌讳就是坡度过小，所以假如当坡度大于1：10时，还用考虑雨荷载吗？
2。活荷载如何考虑？在香港，非上人屋面取0。75KN/M2

作者: ahken 时间: 2002-12-31 10:22 标题: 回复：索膜结构系列谈 -- 施工篇

1。我觉得在膜找形的时候首先要保证膜的整体坡度不会过小，但有时可能会在局部地方（例如膜角）出现坡度太小的情况，从整体看有时会看不出，那加上雨载，也就能检验下有没有可能出现局部积水的情况，我想是个偏安全的做法吧。
2。我想问下来自香港，为什么活荷载取0.75KN/M2,规范上不上人的屋面石棉瓦瓦楞铁等轻屋面，标准值0.3KN/M2,由于膜自重轻我觉得应归为轻屋面。

作者: mibao 时间: 2003-1-1 15:48 标题: 广东省高要市广新农业生态园荔林广场张拉膜结构工程设计与施工

广东省高要市广新农业生态园荔林广场张拉膜结构工程设计与施工
2．钢索截面的选定
在各种荷载工况下，按钢索的最大应力选择索的截面。结果详见表1：
设计内力（KN）安全系数  破断强度(KN)  钢索规格(6*37;1670Mpa)
膜尖索  173  2.0  333  φ26
上拉索  102  2.0  205  φ20
边脊索  33.1  2.0  75  φ12.5
中脊索  57  2.0  205  φ20
谷索  67.5  2.0  205  φ20
边索  24.5  2.0  75  φ12.5
拉地索（长）251  2.0  504  φ32
拉地索（短）162  2.0  333  φ26

钢索布置图（图3）见附件

作者: mibao 时间: 2003-1-1 15:52 标题: 回复：索膜结构系列谈 -- 施工篇

3．膜材料的选定
本工程对膜面施加的初始预张力为1.5KN/m，在荷载组合中膜材所承受的最大应力为10KN/m左右，根据这些数据和工程自身的经济性，本项目选用韩国SUPERTEX公司生产的MS-03P材料，材料表面涂覆100%PVDF惰性涂层；它的极限抗拉强度（经向/纬向）为6000/5400N/5cm，能够满足设计和使用要求。

作者: mibao 时间: 2003-1-1 16:20 标题: 回复：索膜结构系列谈 -- 施工篇

4．支座反力的确定
按照各种荷载组合，选择最大支座反力进行底部钢筋混凝土与钢柱下端的连接，钢柱下端与基础预埋板采用“半铰半固”的连接方式进行设计计算。各点的支座反力见图4。
支座反力图（图4）（见附件）

作者: Fabric 时间: 2003-1-2 17:51 标题: 回复：索膜结构系列谈 -- 施工篇

请教几个问题：

1. 前面在介绍风荷载时，只用到了风压高度变化系数（μz＝1.14），且认为风荷载的作用主要是作用于膜面上的吸力。请问，这是否是说设计中采用了体型系数－1.0及风振系数1.0? 风向问题是怎样考虑的？

2. 帖子中有提到雨荷载。请问雨荷载如何参与荷载组合？能否介绍一下本工程设计时所考虑的荷载组合情况？

作者: zhaoyu 时间: 2003-1-3 13:05 标题: 回复：回复：索膜结构系列谈 -- 施工篇

mibao wrote:
4．支座反力的确定
按照各种荷载组合，选择最大支座反力进行底部钢筋混凝土与钢柱下端的连接，钢柱下端与基础预埋板采用“半铰半固”的连接方式进行设计计算。各点的支座反力见图4。
支座反力图（图4）（见附件）

“半铰半固”？计算时如何确定刚度？如何取值？

作者: zhaoyu 时间: 2003-1-3 13:12 标题: 回复：索膜结构系列谈 -- 施工篇

从支点反力来看应该是铰接。

作者: mibao 时间: 2003-1-21 14:09 标题: 回复：索膜结构系列谈 -- 施工篇

广东省高要市广新农业生态园荔林广场张拉膜结构工程设计与施工
三结构设计
1.钢结构
本工程钢结构形式比较简洁,整个骨架钢结构由14根高柱、8根H型钢的矮柱（充当抗风柱）、两根落在抗风柱上的H型钢横梁（又起到排水槽作用）、若干结构索和拉地索等组成一个独立平衡体系(见图5)。每根H型钢柱与基础预埋件采用固接连接,而每根高柱与基础预埋件采用铰接设计。14根高柱均匀布置在长35.1米方向的两侧（每侧7根），柱间距离5.85米；8根H型钢的矮柱被均布在长39.6米的横梁下部（每侧4根），柱间距离7.8米或8.1米。每根高柱总长为18米，由9米一段的两段组成，焊接在一起：两段柱截面都为φ355X8。在高柱表面所有耳板焊接处，为了防止柱表面的局部变形都增加了套筒。8条H型钢抗风柱的规格为H450×300×8×12；2条H型钢横梁（兼排水槽）的规格选定为H350×300×6×8。另外，从安全角度考虑，在每条高柱柱顶加一长度为1.5米的避雷针。
图5 钢索结构布置图

作者: mibao 时间: 2003-1-23 14:07 标题: 回复：索膜结构系列谈 -- 施工篇

2.索膜结构
高要广新农业园荔林广场膜结构工程属于张拉索膜结构,整个结构共分6个双尖的膜单元,其中中部的四个单元相同，两侧的两个单元相同。膜面通过吊索、脊索、谷索、边索等一系列索结合成一个稳定的屋面体系(见图6)，该屋面与下面的钢结构连接在一起，再通过钢构件将荷载传至下面的砼结构上。整体膜屋顶净投影面积为1998m2，净表面积为2318 m2，二者之比约1.2，所以我们认为膜尖的高度不太够。以中部的膜单元为例，每个单元由5根脊索（其中4根φ12.5，2根φ20），2根边索（φ12.5）及单元与单元间的谷索（φ20），膜尖之间的横向稳定索1根（φ26），悬吊两个膜尖的4根吊索（φ20），高柱的柱顶拉地索（φ32）和柱中拉地索（φ26），再通过各种连接件（见图7 帽顶全图）与膜连接成一整体，共同抵御外荷载。
由于整体膜顶呈中心对称，所以进行膜的裁剪设计只需考虑膜面的1/4。按照易加工，拼缝沿膜的主受力方向，拼缝顺直美观，又比较节约膜材等裁剪的几个原则，将热合缝布置成如图8的形式。这样的裁剪设计使膜材的消耗量不到膜净表面积的1.2倍，是比较经济又使膜面整体美观的方法。

作者: mibao 时间: 2003-1-23 14:10 标题: 回复：索膜结构系列谈 -- 施工篇

图6 钢索膜结构布置图（轴侧）

作者: mibao 时间: 2003-1-23 14:11 标题: 回复：索膜结构系列谈 -- 施工篇

图7 帽顶全图

作者: mibao 时间: 2003-1-23 14:12 标题: 回复：索膜结构系列谈 -- 施工篇

图8 膜单元裁剪片布置图

作者: mibao 时间: 2003-1-24 13:12 标题: 回复：索膜结构系列谈 -- 施工篇

四工程施工
因为该工程的钢结构吊装和施工属于平常作业，在这里我们将着重探讨索膜结构的安装施工，施工中的主要步骤如下：
1．  膜材进场之前复测钢结构各部位的尺寸；
2．  在标高为9米处搭设满堂脚手架，然后沿高柱搭设两侧的脚手架到18米柱顶；
3．  膜材加工是一个整体，象“折纸扇”般折叠包装运到安装现场；
4．  在满堂脚手架的上面铺好垫布，将膜包装吊至靠近水槽一边的中间；打开包装袋，用吊机将膜层层展开到另一侧的水槽边；
5．  将12个膜尖先固定在12个帽顶板上，并将帽顶板上部的吊索和下部的脊索都进行预连接；
6．  预先穿好所有膜边索；
7．  每根高柱的顶端（18米处）各安排3名安装工人，同时起吊12个膜尖。在起吊的过程中必须要尽可能减小各个膜尖的高度差；
8．  12个膜尖吊装到位后挂好吊索；
9．  安装膜脊索，调整脊索到位；
10．  将膜边索调整到位；
11．  进行两侧固定边的膜安装；
12．  将膜边角进行防水处理，清洗膜面。

作者: mibao 时间: 2003-1-24 13:28 标题: 回复：索膜结构系列谈 -- 施工篇

五结语
膜结构作为一种新型的建筑结构形式，有其自身的优点和缺点。它造型新颖、重量轻，比其它结构形式更容易实现大跨度、无遮拦的空间，但同时它属于柔性结构，受风、雨、雪等外荷载的影响比较大，变形大，采取更合理的施工手段变的越来越重要。另外，如何保证结构的最终成形与设计相一致，除了在设计时更仔细，各部门配合更一致为，还要有一定的检测手段来保证。
目前膜材料还主要依赖进口，所以造成膜结构的工程造价比较高，如何使膜材料大面积的国产化，变成了国内膜材生产商所面临的一个课题。同时，由于国内膜结构公司的无序竞争，导致有些工程公司根本不顾工程质量，甚至出了很大的质量事故，造成了极坏的影响。但是，我们相信，随着膜结构协会的成立，膜结构工程市场会在短时期内逐步趋于规范化和正规化，使得膜结构在我国走上一个良性、健康的发展道路。

作者: T_Hooper 时间: 2003-3-19 14:56 标题: 回复：回复：索膜结构系列谈 -- 施工篇

mibao wrote:
图8 膜单元裁剪片布置图

膜单元的裁剪过碎，这样的话，加工损耗会很大。也影响美观。

作者: mibao 时间: 2003-4-19 13:01 标题: 回复：索膜结构系列谈 -- 施工篇

在这个工程中，风荷载和雨荷载分别独立考虑计算，没有组合在一起。

大型索膜结构工程会做风洞试验，但做风洞试验的费用高、试验周期长，一般工程难以实现。由于国内目前尚无明确针对索膜结构的体形数值，加之本结构体形复杂，无法从规范上找到与其相类似的体形系数。

对于这类工程，如何确定其设计风载值，请大家共同讨论。

作者: 木公 时间: 2003-4-20 12:28 标题: 回复：索膜结构系列谈 -- 施工篇

[βz=1+(Hi/H)x(Sv/μz)
S=脉动增大系数
V=脉动影响系数
取βz=1.0,风力振动的影响不考滤.

对于风向不同,在膜面个部位之μs也不同, 其风荷标准值亦不同.

作者: hhux 时间: 2003-4-20 17:45 标题: 回复：索膜结构系列谈 -- 施工篇

Here is a part printing of BS 6399: Part2. The formulas are different between Chinese Code and BS Code.

For full sets of BS Code for wind load (BS 6399 & CP3), please refer to: http://okok.org/forum/viewthread.php?tid=18648&h=1#88340

作者: skyland 时间: 2003-4-20 23:12 标题: 回复：索膜结构系列谈 -- 施工篇

(1)根据BS Code for wind load (BS CP3)中的定义，前一帖中所提到的Dynamic pressure of wind 可解释为：(stagnation pressure)，The free stream dynamic pressure resultant from the design wind speed. 翻译过来就是我们所说的静风压（当然在具体定义上略有差别）。这里的0.613实际上就是我们所说的1/2*ρ,其中ρ是空气密度。

(2)进一步研究BS Code for wind load (BS 6399) 可以看到，在1.6节提到了一个动力增大系数（Dynamic augmentation factor）Cr，主要与建筑物的高度和类型（包括框架、门式刚架和砖混结构）有关，其取值约在0~0.4之间。同时，在规范条文中指出，该规范内容仅适用于Cr小于0.25和高度小于300米的中等刚性建筑物。根据这一规定，在计算风荷载的动力放大效应时，总风荷载可表示为：Q=0.85*q*(1+Cr)，其中1+Cr即可近似认为是我们所说的风振系数，0.85是风荷载的空间相关系数。
显然按照上述计算方法，仅考虑了风振响应中的背景响应分量，而假定结构的共振响应分量非常小，可以忽略。对于不符合上述规定的风敏感结构，该规范在附录中推荐了几种方法，显然膜结构即属此列。

(3)我又查找了Eurocode 1, ISO DIS 4354 and ASCE 7 规范中对风荷载动力效应的规定。它们主要是通过阵风系数（gust factor）来体现的，其取值基本上在1.8~2.2之间。不过由于这三家分别采用了不同的抗风设计理论体系（Solari和Davenport），所以在具体数值上略有差别，这里就不再详述了。尽管在这些规范中也提到了柔性结构的抗风设计问题，但这里所指的柔性结构主要是指线形的高层、高耸结构；对于膜结构目前恐怕还没有哪一本规范能给出具体的规定。

(4) 这里有必要再重申一下我国规范对风振系数的定义：动力风荷载与静力风荷载的比值，这是最原始的定义。“木工”所给出的表达式只是针对高层、高耸结构的进一步推导，并不适用于膜结构。哈工大的一些学者从风振系数的原始表达形式出发，进行了大量的研究工作，目前得到的初步结论是，膜结构的风振系数应在1.5~2.0左右。

欢迎光临中华钢结构论坛 China Structure Forum (http://bbs.okok.org/)