膜结构技术规程

第一章 总  则 一、 为了在膜结构的设计与施工中，做到安全可靠、技术先进、经济合理，根据我公司多年来设计、施工经验及技术经济的发展要求，特制定本。 二、 本规程适用于一般永久性、临时性民用建筑屋盖及构筑物，除开合式和充气膜结构之外的膜结构设计、施工与验收。 三、 对超过本规程规定的建筑膜结构参照使用本规程时，除应进行充分的可行性、规程或标准的规定。对超过本规程规定的膜材、配件等应参照相关的规定进行试验。 四、 设计膜结构时，必须根据设计条件进行计算分析，严禁盲目套用其他膜结构的设计或计算结果。 五、 膜结构的设计、施工和验收，除应执行本规程外，尚应符合国家现行有关标准的规定。 第二章 术语和符号 第一节   术  语 一、 膜材  membrane material 由高强度的织物基材和聚合物涂层构成的复合材料。涂层对基材起保护作用，并形成 膜材料的密封性能。 二、 膜片  membrane sheet 膜材的裁剪片。 三、 膜体  membrane field 由膜片连接加工而成的膜区域。 四、 膜面membrane surface 张拉并安装就位于支承结构上的膜体。 五、 膜结构  membrane structure 由膜面和支承结构共同组成的属于建筑物或构筑物的一部分或整个结构称为膜结构。 六、 充气膜结构  air-supported membrane structure 利用充气方式使膜面内外产生压力差，从而保持稳定的膜面形态的膜结构。 七、 开合式膜结构  retractable membrane structure 利用机械方式使膜在开启和闭合的膜结构。 八、 张力膜结构  tensile membrane structure 由膜面与索通过施加预张力形成具有一定刚度的稳定曲面，从而能够承受一定外荷载的空间结构形式。 九、 索  cable 是钢丝索以及平行线绞合钢丝束的总称，有时也指数根据绳索或平行线绞合钢丝束构成的集束体。 一十、 形状设计  form finding 根据建筑要求，寻找膜结构在预张力状态下的初始平衡形状的过程。 一十一、 荷载分析  loading case analysis 基于形状分析确定的安装初始平衡形状，对膜结构在可能的荷载作用下的受力性能进行计算分析的过程。 一十二、 裁剪设计  cutting pattem 确定膜面上的裁剪线以及生成膜面上各个裁剪膜片的过程。 一十三、 脊索  ridge cable 在膜脊索处支承膜面的索称脊索。所谓膜脊是指不同区域膜面在较高位置上的交汇处。 一十四、 谷索  valley cable 在膜谷处支承膜面的索称谷索。所谓膜谷是指不同区域膜面在较低位置上的交汇处。 一十五、 柔性支承结构体系  cable-tensioned membrane structure 膜面支承于索结构，膜面与支承索结构共同作用的结构体系。 一十六、 刚性支承结构体系  frame-supported membrane structure 膜面支承于钢、铝、混凝土等材料构成的框架上结构的结构体系。 一十七、 混合支承结构体系  hybrid membrane structure 膜面支承于框架与索共同组成的结构上的结构体系。 一十八、 连接  connection 膜片间和膜面与支承结构间的相互连接。 第二节 符号 S---荷载组合设计值； Gk---永久荷载标准值； Qik---可设荷载标准值Qik其中Qlk为诸可变荷载中起控制作用者； γG---永久荷载的分项系数； γQi---第I个可变荷载的分项系数，其中γQl为可变荷载QI的分项系数； ψci---可变荷载的组合值系数； n—参与组合的可变荷载数； бmin---各种荷载组合下主应力的最小值； бmax---各种荷载组合下主应力的最大值； σp---维持曲面的形状设计最小应力值； Fk---膜材的抗拉强度标准值； ?y---对应最大主应力部位的膜材强度设计值； ?k---对应最大主应力部位的膜材强度标准值； γR---膜面抗力分项系数； Fmin ---膜材的初始预张力最小值； t---膜材的厚度； ?c ---对应最大主应力部位的膜材连接部位强度设计值； ?c---膜材连接部位强度标准值； Fc---膜材连接部位的抗拉强度标准值； 第三章   材  料 第一节  一般规定 一、 膜材应根据建筑物使用年限、建筑功能、建筑物所处的环境、建筑物防火要求及建筑 物承受的荷载进行选择。 二、 膜结构配件应根据膜结构的受力特点、使用要求、制作安装要求等因素进行选择。 第二节  膜  材 一、 膜结构中使用的膜材，是由高强度的织物基材和聚合物涂层构成的复合材料。构造见 下图： 二、膜材的基材和涂层的材料除应符合本规程规定外，尚应符合国家有关标准的规定。 三、 建筑用膜材可按不同基材和涂层形成若干组合。常用基材有玻璃纤维和聚脂类纤维、 聚乙烯醇类纤维、聚酰胺类纤维。常用涂层有聚四氟乙烯、聚氯乙烯、氟化树脂。不 同基材与不同涂层组合形成的膜材其耐久性、自洁性、透光性、可热融合性以及机械 力学性能有较大差别。常用基材与涂层的组合见下表： 常用基材与涂层的组合 组 合 基 材 涂 层 1 玻璃纤维 聚四氟乙烯 2 玻璃纤维 氟化树脂 3 玻璃纤维 聚氯乙烯 4 聚脂类纤维 聚氯乙烯 5 聚乙烯醇类纤维 聚氯乙烯 6 聚酰胺类纤维 聚氯乙烯       注：本规程中的氟化树脂是指除了聚四氟乙烯以外的氟化树脂。 四、 设计时膜材参数应包括基本质量、抗拉强度、断裂延伸率、弹性常数、泊松比、剪切 模量和抗紫外线能力。膜材的参数应根据承包商提供并且经权威机构检测的产品性能 报告。 五、建筑用膜材的基本质量要求应符合下表： 膜材的基本质量要求 组 合 基材（g/m2） 涂层（g/m2） 膜 材 质量（g/m2） 厚度mm 1 ≥150 400-1100 ≥550 ≥0.5 2、3 ≥150 400-1100 ≥550 ≥0.5 4、5、6 ≥100 400-1100 ≥500 ≥0.5           六、膜材的抗拉标准值应通过经向、纬向的单轴测试进行确定。 七、膜材经向纤维方向与纬向纤维方向的抗拉强度标准值Fk不应低于下表的规定。经向 纤维方向与纬向纤维方向的抗拉强度差应小于20%。 膜材的抗拉强度标准值 强度（标准值） 正常 潮湿 高温 抗拉强度Fk（N/cm） ≥200 ≥160 ≥140         注：1、潮湿是指把试件完全浸泡于水中72h后的抗拉强度； 2、高温是指环境温度即组合1≥150℃，组合2-6≥60℃ 八、膜结构膜材连接部位的抗拉强度标准值Fc应符合下表的规定。 膜材连接部位的抗拉强度标准值 强度标准（标准值） 正 常 潮 湿 高 温 机械缝连接 其他连接方法 抗拉强度Fc ≥140 ≥160 ≥120 ≥120           注：1、潮湿是指把试件完全浸泡于水中72h后的抗拉强度； 2、高温是指环境温度即组合1≥150℃，组合2-6≥60℃ 九、膜材的断裂延伸率，经向纤维与纬向纤维方向应小于等于35%。 十、膜材的弹性常数、泊松比、剪切模量应通过测试进行确定，弹性常数和泊松比应根据 应力一应变曲线确定，剪切模量应根据荷载一变形关系确定。 十一、膜材的非力学性能比较见下表： 膜材的非力学性能比较 材 料 柔韧性 抗紫外线能力 自洁性 透光性 可热融合性 组合1 一般 强 好 好 好 组合2 较好 较好 较好 好 好 组合3 较好 较好 一般 好 好 组合4 好 一般 较好 好 好 组合5 好 一般 较好 好 好 组合6 好 一般 较好 好 好             十二、膜材的防火性能，应根据现行国家标准《建筑材料燃烧性能分级方法》（GB8624） 进行测试并确定其防火级别。防火级别划分及检验方法应分别根据现行国家标准《建 筑材料不燃性试验方法》（GB/T5464）、《建筑材料难燃性试验方法》（GB8625）、 《建筑材料可燃性试验方法》（GB8626）中的规定进行。 第三节  配  件 一、 钢索的锚具应满足现行国家标准《预应力筋用锚具、夹具和连接器》（GB/T14370） 的规定，并按现行行业标准《预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程》（JGJ85） 和设计的要求进行施工、验收。 二、夹具及连接件应能有效地传递膜材与索中的应力，并应避免应力集中现象。对采用铝 合金、不锈钢材料和镀锌钢材的构件，其材料的选用与设计应符合现行国家的有关规 范、规程或标准的规定。 三、钢结构与膜材的连接部件应采用不锈钢、铝合金、镀锌钢材制作。 四、高强度螺栓应符合现行国家标准《钢结构用高强度大六角螺栓》（GB1228）规定的性 能等级9.8s或10.9s。 五、膜结构中所用的锚具、节点及夹具必须按现行国家标准及设计要求进行防腐处理。 六、膜结构中所用的索可采用钢丝束、钢绞线、钢丝绳或不锈钢缆绳，其材质应满足设计 要求与现行国家的有关规范、规程或标准的规定。 七、膜结构用合成纤维缆绳，其材质应满足设计要求与现行国家的有关规范、规程或标准 的规定。 八、对不同的索应按有关国家标准进行试验。其抗拉强度、伸长率、屈服强度和化学成份 必须有合格证和检验证书。 九、索应根据所用材料按现行有关国家标准及设计要求进行防腐处理。 第四节  支承结构 一、膜结构中支承结构的取材应符合现行国家的有关规范、规程或标准的规定。 二、设计时应根据建筑物的使用要求，确定钢结构的防腐处理方法。 第四章  设计一般规定 第一节 设计的基本原则 一、 本规程采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，用分项系数的设计表达式进行计 算。 二、膜结构应根据建筑物的性质和等级、使用年限、使用功能、结构跨度、防火要求、地 区自然条件及膜材的耐用年限等要求进行膜材选用。 三、膜结构的设计应根据荷载、支承条件、制作加工、施工工况及其它特殊条件进行。 四、膜结构的设计内容包括形状设计、荷载分析、裁剪设计、配件设计、支承结构设计。 五、 对膜结构的形状设计、荷载分析、裁剪设计，应在考虑施工过程的基础上进行一体化 的设计。 六、膜材只能承受拉力，不能承受压力和弯矩。 七、膜面的最大主应力应小于膜材的强度设计值，在荷载长期作用下，最小主应力应大于 等于维持其初始平衡形状的应力值。 八、膜结构一体化设计时，应考虑膜材的松弛、徐变、老化。 九、膜结构设计时，应考虑使用阶段膜材替换对整体结构的影响。 十、膜结构设计应考虑膜材破坏时，支承结构仍应保持自身的强度、刚度及稳定性。 第二节  荷载与荷载组合 一、 膜结构设计时应考虑结构自重、初始预张力、屋面活荷载、雪荷载、风荷载、施工荷 载、地震作用、温度变化和支承结构变形等作用。膜结构的荷载除本规程有规定之外