《膜结构技术规程》CECS158:2004.pdf

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  • 3.1.2整体张拉式膜结构可由杆等支承构件提供吊点,

    图3.1.2整体张拉式膜结构

    3.1.3骨架支承式膜结构应由钢构件或其他刚性构件作为承重

    3.1.3骨架支承式膜结构应由钢构件或其他刚性构件作为承重 骨架,在骨架上布置按设计要求张紧的膜材(图3.1.3)。 3.1.4索系支承式膜结构应由空间索系作为主要承重结构,在索 系上布置按设计要求张紧的膜材(图3.1.4)。 3.1.5空气支承膜结构应具有密闭的充气空间,并应设置维持内 压的充气装置,借助内压保持膜材的张力,形成设计要求的曲面 (图 3. 1. 5) ,

    工程规范图3.1.3骨架支承式膜结构

    图 3. 1. 4 索系支承式膜结构

    图3.1.5空气支承膜结构

    则》JGJ37和《城市道路和建筑物无障碍设计规范》JGJ50以及相 关的建筑设计规范所统一规定的原则,并根据建筑物的性质、重要 程度、使用功能、地区自然条件等进行设计

    3.2.2确定膜结构单体建筑方案时,应考虑结构体系的合理性。

    膜结构建筑的平、立面和形态设计除必须满足使用功能要求外,尚 应考虑与建筑物整体风格和周围环境相协调,并体现自身的形态 和技术特点。

    家标准《建筑设计防火规范》GBI16和《建筑内部装修设计防火规 范》GB50222的规定。膜结构的防火措施也可通过专门的研究确 定。

    规范》GBJ118的规定。当有特殊声学要求时,应根据膜材的声学 特性、膜结构构造特点、预张力施加水平等因素对建筑声学质量作 出评价。必要时,尚应对室内或膜体覆盖空间进行混响时间测试 和控制。

    设计中可根据膜材透光的特点,合理利用自然光。当有专门要求 时,尚应进行照明效果设计。照明灯具与膜面的距离不应小于 1.0m。

    ..0膜给构建巩圾计应报据建巩物所任地域和使用特点采取 有效的保温隔热措施。建筑物的室内温、湿度环境应符合现行行 业标准《民用建筑设计通则》JGJ37和现行国家标准《民用建筑热 工设计规范》GB50176的规定。对室内湿度较大的建筑物,尚应 采取防结露和必要的排除冷凝水措施。

    合理确定排水坡度和泄水位置,确保膜面排水顺畅。在雪荷 大的地区,应采用较大的膜面坡度和必要的防积雪措施。

    3.2.10膜材与建筑物内部、外部物体之间的距离,不应小于膜面

    1当采用普通单扇平开气闭门时,其宽度不应小于90cm,其 开启方向应保证在正常压力下自动关闭,且开门力不应天于 0.1kN。当采用其他专门的气闭门时,应进行专门设计; 2每栋建筑至少应设置一个应急出口; 3在所有的门上均应设置内外可视的观察窗

    3.3.1膜结构设计应采用以概率理论为基础的极限状态设计方

    3.3.2膜结构设计时,结构重要性系数应根据结构的安全等级,

    一般工业与民用建筑膜结构的安全等级可取为二级。当结构 设计使用年限为50年时,结构重要性系数不应小于1.0:当结构 设计使用年限为15~25年时,结构重要性系数不应小于0.95;当 结构设计使用年限为5年时,结构重要性系数不应小于0.9,

    3.3.3膜结构设计应根据使用过程中在结构上可能同

    ,按承载能力极限状态和正常使用极限状态分别进行荷载(效 组合,并应取各自的最不利效应组合进行设计。按承载能力极

    限状态设计膜结构时,应考虑荷载效应的基本组合,采用荷载设计 直和强度设计值进行计算。按正常使用极限状态设计膜结构时, 应考虑荷载效应的标准组合,采用荷载标准值、组合值和变形限值 进行计算。

    3.3.4膜结构设计应考虑恒荷载、活荷载、风荷载、雪荷

    力、气压力、温度变化和支座不均匀沉降等作用。荷载标准值应按 现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009的规定采用,膜面的 活荷载标准值可取0.3kN/m。 3.3.5按承载能力极限状态设计膜结构时,应按表3.3.5所列的

    3.3.5按承载能力极限状态设计膜结构时,应按表3.3.5所 两种组合类别进行荷载效应组合。

    表 3. 3. 5 荷载效应的组合

    注:1表中,G为恒荷载,W为风荷载,Q为活荷载与雪荷载中的较大者,P为初 始预张力,力为空气支承膜结构中的气压力。 2荷载分项系数和荷载组合值系数的取值,应符合《建筑结构荷载规范》 GB50009的规定;P、P的荷载分项系数和荷载组合值系数可取1.0。 3“其他作用”是指根据工程具体情况,温度作用、支座不均匀沉降或施工荷 载等亦参与组合。

    GB50009的规定采用。对于形状复杂或重要的建筑物,应通过风 洞试验或专门研究确定风荷载体型系数。有条件时也可通过分析 研究确定,

    GB50009的规定采用,并应考虑雪荷载不均匀分布产生的不利影 响。

    体系保持稳定。此外,还应考虑使用阶段部分膜片破坏或部分索 退出工作,以及不同部位膜单元进行第二次张拉或更换对整体结 构的影响,

    3.3.9膜结构设计时,可采用下列方法合理施加预张力:在边缘

    直接张紧膜面[图3.3.9(a)];拉紧周围边索[图3.3.9(b) 稳定索「图3.3.9(c)1:顶升中间支柱[图3.3.9(d)1。

    图3.3.9膜面施加预张力的方法

    4.1.1膜结构应根据设计要求,参照表4.1.1选用不同类别和代 号的膜材,

    表4.1.1常用膜材的类别代号和构

    注:GT称G类,为不燃类膜材;PCF、PCD、PCA统称P类,为阻燃类膜材。

    拉强度是指3cm宽度膜材.上所能承受的

    膜材的弹性模量可采用生产企业提供的数值或通过试验确 定。对不同企业和不同批次生产的膜材,应分别进行弹性模量试 验,

    4.1.4膜材的质量保证期和膜结构的设计使用年限可参照表 4.1.4确定。当生产企业出具质量保证期证书时,宜以企业提供的 质量保证期为依据

    表4.1.4膜材的质量保证期和膜结构的设计使用年限

    表4.1.5膜材的反射率和透光率

    4.1.6膜材的保洁效果可参照表 4.1.6采用。

    4.1.6膜材的保洁效果可参照表4.1.6采

    表 4. 1. 6 膜材的保洁效果

    4. 1. 7膜材的耐火性能可参照表 4. 1. 7 采用。

    表4.1.7膜材的耐火性能

    4.2.1膜结构的拉索可采用热挤聚乙烯高强钢丝拉索、钢绞 钢丝绳,也可根据具体情况采用钢棒等。钢丝绳宜采用无油 钢芯钢丝绳。

    4.2.2热挤聚乙烯高强钢丝拉索及其锚具

    家标准《热挤聚乙烯高强钢丝拉索技术条件》GB/T18365的规 定。钢绞线的质量应符合现行行业标准《高强度低松驰预应力热 镀锌钢绞线》YB/T152、《镀锌钢绞线》YB/T5004等的有关规定。 钢丝绳的质量应符合现行国家标准《钢丝绳》GB/T8918、《不锈钢 丝绳》GB/T9944和现行行业标准《粗直径钢丝绳》YB/T5225的 规定。

    表4.2.3钢丝的抗拉强度

    热挤聚乙烯高强钢丝拉索、钢绞线的弹性模量不应小于1.90 X105MPa,钢丝绳的弹性模量不应小于1.20X105MPa。 4.2.4拉索的铺接可采用浇铸式(冷铸锚、热铸锚)、压接式或机 械式锚具。锚具表面应做镀锌、镀铬等防腐处理。 4.2.5当锚具采用锻造成形时,其材料应采用优质碳素结构钢或 合金结构钢,优质碳素结构钢的技术性能应符合现行国家标准《优 质碳素结构钢》GB/T699的规定;合金结构钢的技术性能应符合 现行国家标准《合金结构钢技术条件》GB/T3077的规定。当锚具采 用铸造成形时,其技术性能应符合现行国家标准《一般工程用铸造碳 钢件》GB/T11352和现行行业标准《治金设备制造通用技术条件铸 钢件》YB/T036.3的规定。 4.2.6锚真与索连接的抗拉强度,浇铸式不得小于索抗拉强度的 95%;压接式不得小于索抗拉强度的90%。 4.2.7对组成热挤聚乙烯高强钢丝拉索、钢铰线、钢丝绳的钢丝, 应进行镀锌或其他防腐镀层处理。对碳素钢或低合金钢棒应进行 镀锌、镀铬等防腐处理。对外露的钢铰线、钢丝绳,可采用高密度 聚乙烯护套或其他方式防护。锚具与有防护层的索的连接处应进 行防水密封。 4.2.8对重要的工程,应采用铝合金或不锈钢夹板、夹具和不锈

    4.2.7对组成热挤聚乙烯高强钢丝拉索、钢线、钢丝绳的 应进行镀锌或其他防腐镀层处理。对碳素钢或低合金钢棒应 镀锌、镀铬等防腐处理。对外露的钢铰线、钢丝绳,可采用高 聚乙烯护套或其他方式防护。锚具与有防护层的索的连接处 行防水密封。

    钢紧固螺栓;对其他工程可采用钢制夹板、夹具和镀锌紧固螺栓。 当采用铝合金夹板、夹具时,应做电化学阳极氧化处理。当采用钢 制夹板、夹具时,应进行防腐处理。

    市.1.1膜结构应进行初始形态分析、荷载效应分析、裁剪分机 要时还应进行施工过程验算。

    5.2.1膜结构的初始形态分析应满足边界条件和合理预张力的要 求,并满足建筑造型和使用功能的要求

    G类A级膜材 G类B、C、D、E级膜材 P类膜材

    5~8kN/m 3~6kN/m 1~4kN/m

    状和预张力的基础上,考虑各种可能的荷载组合情况对膜结构内 力和变形的影响。当计算结果不能满足要求时,应重新确定初始 形杰,

    5.3.2计算索、膜的内力和位移时,应考虑反

    对于形状较为简单的膜结构,可采用乘以风振系数的方法考虑结 构的风动力效应。对骨架支承式膜结构,风振系数可取1.2~ 1.5;对整体张拉式伞形、鞍形膜结构,风振系数可取1.5~2.0。 对于跨度较大、风荷载影响较大的或重要的膜结构,应通过动 力分析或气弹性模型风洞试验确定风荷载的动力效应。 5.3.3在各种荷载组合作用下,膜面各点的最大主应力应满足下

    力分析或气弹性模型风洞试验确定风荷载的动力效应。 5.3.3在各种荷载组合作用下,膜面各点的最大主应力应满足下 列要求

    5.3.3在各种荷载组合作用下,膜面各点的最大主应力应满足下

    5.3.3在各种荷载组合作用下,膜面各点的最大主应力应满 列要求:

    5.3.4在按正常使用极限状态设计时,膜结构的变形不得超

    移值不宜大于榄杆长度的1/250。对于骨架支承式膜结构,其最 大位移应符合有关骨架结构设计标准的规定。 结构中各膜单元内膜面的相对法向位移,不应大于单元名义 尺寸的1/15。 5.3.5在第一类荷载效应组合下,膜面不得出现松弛。膜面的折 禁应出声满下列西

    式中min一 在各种荷载组合作用下的最小主应力值; Op 维持膜结构曲面形状所需的最小应力值,可取初始 预张力值的25%。 在第二类荷载效应组合下,膜面由于松驰而引起的褶皱面积 不得大于膜面面积的10%。

    5.3.6膜结构的索在第一类荷载效应组合下均应处于受拉

    .4.1膜结构的裁剪分析应在初始平衡曲面的基础上,在空 面上确定膜片间的裁剪线,然后获得与空间膜片最接近的平 干膜面。

    5.4.3确定裁剪线时应考虑下列因素:裁剪线布置的美

    居膜材幅宽,尽量有效利用材料;适应膜材正交异性的特点, 材的纤维方向与计算的主受力方向一致。

    5.4.4膜结构的裁剪分析中必须考虑初始预张力和膜材徐变特 性的影响。应根据所用膜材的材性,合理确定各膜片的收缩量,并 对膜片的裁剪尺寸进行调整。

    5.5空气支承膜结构计算要点

    5.5.1空气支承膜结构的内部压力,应保证在各种荷载作 足结构的强度和稳定性要求。

    5.5.1空气支承膜结构的内部压力,应保证在各种荷载作用下满

    5.5.2设计时应合理确定膜结构的最大工作内压、最小工作内压 和正常工作内压。最大工作内压应保证在最不利的外界环境条件 下,结构不会出现过大的变形。最小工作内压应保证在正常气候 条件和正常使用条件下结构的稳定,其值不应小于200Pa。正常 工作内压应保证在常遇荷载作用下结构的稳定,并应保持室内环 境的舒适度。

    5.5.2设计时应合理确定膜结构的最大工作内压、最

    应保证膜、索或其他加强构件与地面或其他结构构件的锚固安全 可靠。

    组合作用下不发生破坏和产生永久变形。此外,还应考虑周边膜 或锚件破坏时所产生的影响

    6.2.1膜材之间的主要受力缝宜采用热合连接。其他连接缝也 可采用粘结或缝合连接。 6.2.2膜材之间连接缝的布置,应根据建筑体型、支承结构位置、 膜材主要受力方向以及美观效果等因素综合确定。 6.2.3膜材之间的连接可采用搭接或对接方式。搭接连接时,应

    ,2.1膜材之间的主要受力缝宜采用热合连接。其他连接 可采用粘结或缝合连接。

    订采用粘结或缝合连接。

    使上部膜材覆盖在下部膜材上(图6.2.3)。

    要求确定。对P类膜材不宜小于40mm,对G类膜材不宜小于 75mm。对小跨度建筑、临时性建筑以及建筑小品,膜材的搭接缝 宽度,对 P类膜材不宜小于 25mm,对 G类膜材不宜小干 50mm

    图6.2.3膜材的连接

    6.2.4膜单元之间的连接可采用编绳连接[图6.2.4(a)、夹具 连接[图6.2.4(b)或螺栓连接[图6.2.4(c)或(d)}。

    图6.2.4膜单元的连接

    6.2.5当膜面在15m或更大距离内无支承时,宜增设加强索对 膜材局部加强。对空气支承膜结构和整体张拉式膜结构,加强索 可按下列方式设置:钢索缝进膜面内L6.2.5(a)1:钢索设在膜面列 [图 6. 2. 5(b)]。

    图6.2.5月 膜面高部加强

    材与支承骨架、钢索、边缘构件

    6.3.1对骨架支承式膜结构,膜材间的接缝可设在支承骨架上, 并以夹具固定(图6.3.1)。当支承在直径较小的钢索上时,可在 膜材与钢索间设置加强膜片。

    图6.3.1膜材与支承骨架的连接

    6.3.3膜材与刚性边缘构件的连接可采用图6.3.3所示构造。

    6.3.3膜材与刚性边缘构件的连接可采用图6.3.3所示构造。 夹具应连续、可靠地夹住膜材边缘,夹具与膜材间应设置衬垫。当 刚性边缘构件有棱角时,应先倒角,使膜材光滑过渡。

    (a)膜材与混凝土边缘构件

    图6.3.3膜材与边缘构件的连接

    6.4钢索及其端部连接

    5.4.1双向钢索可采用节点板连接L图6.4.1(a)、(b)」路桥工程表格,也可采 用U形夹或夹板等夹县连接[图6.4.1(c)、(d)1。

    5.4.1双向钢索可采用节点板连接L图6.4.1(a)、(b)」,也可采

    图6.4.1双向钢索连接

    6.4.2多向钢索之间可采用连接板连接(图6.4.2)。

    多向钢索之间可采用连接板连接(图6.4.2)。钢索轴线 一点,避免连接板偏心受力

    胶合板标准图6.4.2多向钢索连接板连接

    6.4.3锚固钢索时,其端部连接件可采用螺杆或连接环,以浇铸 或压接等方式制作而成(图6.4.3)。钢索直径大于30mm时宜采 用浇铸方式锚固,钢索直径较小时可采用压接方式锚固。

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