索膜结构规范
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大家听说过索膜结构吗?其实从严格意义上来说,索膜结构就是我们平时所说的张拉膜结构,也是膜结构的常见形式之一,外表轻巧、美观、柔美,寿命也很长,很受人青睐。
要说一个完整的索膜结构需由膜材、索结构、支架结构三部分组成,缺一不可。
其实索膜结构有很多我们不了解的好处,今天我们就来详细了解一下。
(索膜结构-图例)【索膜结构介绍】大家对索膜结构了解多少呢?它也被称为张拉膜结构,是膜结构三种常见形式之一,其以膜材、钢结构支柱、拉索等共同作用,使膜面形成一定的张力从而形成承受外载荷的某种稳定的空间结构,与骨架式、充气式结构相比索膜结构是很能体现膜结构精髓的形式,由于其强度决定于受拉构件的承载能力而不是结构的稳定性,所以能够充分发挥钢索和膜材受拉工作时强度高、自重轻的特点,更加适合于大跨度结构中。
其造型也更加的灵活、轻巧、柔美,对于索膜结构来说不需要多余的支撑体系也不需要多余的装饰,其结构本身就是一种艺术造型。
所以索膜结构非常适合用在标志性建筑上,如体育场馆、商场、交通设施、娱乐设施、文化景观设施等,不仅如此因为造型感强、制作简单、安装便捷、节能环保、安全性好所以索膜结构现在应用范围非常广泛。
【索膜结构组成】一个完整的索膜结构一般由三部分组成:膜材、索结构、支架结构,下面我们简单说下这三部分。
1.形成曲面结构的张拉膜材,膜材作为结构材料,要能够抵抗一定的载荷而不致引起过大变形,同时作为结构中的覆盖材料,需要满足一定的建筑功能,如遮蔽、防火、耐久等,常用的为PVC/PVDF 膜材。
2.用于加强膜面的脊索、谷索以及将膜内力传向支撑结构的边索,索结构除了对膜面受力方面有加强作用,更重要的是它们起到了改变建筑造型的作用,尤其是脊索和谷索的灵活设置可能对整个建筑带来奇妙的视觉效果。
3.索膜结构体系中的支架结构,支架结构中常用的是钢结构,也可以采用混凝土结构,一些情况下甚至可以使用木结构或其他结构,支架结构除满足将索膜体系的内力传递到基础这一要求外,其构造形式也直接影响了索膜结构的整体造型。
高空伞状索膜结构施工工法高空伞状索膜结构施工工法一、前言高空伞状索膜结构是一种新型的轻型建筑体系,具有独特的外观和良好的性能,在现代建筑中得到了广泛应用。
本文将详细介绍“高空伞状索膜结构施工工法”,包括其工法特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析和工程实例。
二、工法特点1. 轻质化:伞状索膜结构由膜材和索材组成,整体重量较轻,可以减少建筑负荷,同时也降低了基础工程的投入。
2. 高强度:膜材和索材采用优质的材料,经过特殊的处理和加固,具有良好的抗风、抗震性能,能够在恶劣环境下保持结构的稳定性。
3. 节能环保:伞状索膜结构具有良好的隔热性能,能够有效降低能耗,减少能源浪费,对环境友好。
4. 美观大气:伞状索膜结构采用柔性材料构成,可以塑造出各种流线型的造型,使建筑更加美观动感。
5. 灵活多变:伞状索膜结构可以根据不同的场地和需求进行设计和施工,适用于各种复杂的空间形态。
三、适应范围高空伞状索膜结构适用于各种综合体、体育场馆、展览馆、车站、商业中心、景观建筑等项目,能够满足不同项目对建筑外观和功能的需求。
四、工艺原理高空伞状索膜结构的施工工法与实际工程之间的联系主要体现在采取的技术措施上。
首先,需要对工程进行全面的规划和设计,包括结构计算、材料选择、膜片拼接和索材固定等方面。
其次,在施工过程中,要确保施工人员的安全,并根据实际情况进行调整和改进。
最后,对施工完成后的结构进行检验和验收,以确保质量达到设计要求。
五、施工工艺1. 地基施工:根据设计要求,在地基上进行挖土和垫层处理,确保地基平整、稳定。
2. 钢结构制作:根据设计图纸制作钢结构,包括桁架、支撑等零部件。
3. 线束张拉:根据设计要求将预先制作好的索材张拉到位,并固定在结构上。
4. 线索制作:根据设计图纸制作预制膜片,并进行拼接,形成完整的伞状结构。
5. 硅通:对伞状结构进行硅通处理,以增强膜材的抗老化和防水性能。
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,特制定本规程。
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范、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。
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。
索膜结构施工要点_索膜结构性能特点索膜结构兴起于20世纪60年代,直到21世纪才逐步引入中国并被广泛应用于体育馆、展览中心、步行街等文体商业设施,索膜结构的施工可以交由专业的膜结构公司去全程把脉,作为业主们要能了解一些基础的膜结构施工要点也是能对施工过程起到一个很好的监督作用,,本文就针对索膜结构的施工要点和性能特点给大家做个介绍,以便您对索膜结构有个了解,下面就跟随致彩膜结构公司的小编一起看看吧。
【索膜结构施工要点】一、支承结构,应事先确定好具体的安装步骤及安全技术规范,检查相应钢材有无锈迹、腐蚀,索跟锚具的接触面是否有异常。
二、膜面,膜面要求无积水、无腐蚀、无颜色异常,各节点固定要结实。
三、膜材设计及安装,膜材设计是索膜结构施工前准备工作中的重中之重,应要求相关的设计人员量好膜材相应的尺寸,把控好每个控制点的未来装置误差,要对膜材出厂时的各类质量保证相关文件、数据进行检验,检查膜材表明是否有磨损,装置时要密切注意气候的变化,避免膜材发生抖动的假象。
【索膜结构性能特点】一,自然光的灵活转换,透光是所有膜结构建筑都共有的性能,我们还可以采用人工干预的方式控制自然光的照射,满足了对于建筑内光亮在不同时间段有着不同要求的业主们。
二,索膜结构的自重非常小,这是因为它是依靠预应力形态来保持整体结构的稳定性,使得其自重要比传统的建筑结构小多了。
三,可灵活移动及多次重复使用,由于索膜结构的自重很小,组装快速,多次重复使用,经济又环保。
四,环境适应性强,索膜结构能够通过改变自身的形式来适应不同的空间布局及其天气变化。
五,安全可靠,依据行业规范设计出来的索膜结构都具有足够的安全性,即使坍塌,危险性也会很小。
【索膜结构基本介绍】目前膜结构找形分析的方法主要有动力松驰法、力密度法以及有限单元法等。
荷载分析既是分析结构在各种荷载工况下的响应。
而另一个目的是确定索、膜中初始预张力。
在外荷载作用下膜中一个方向应力增加而另一个方向应力减少,这就要求施加初始张应力的程度要满足在不利荷载作用下应力不致减少到零,即不出现皱褶。
索膜结构介绍索膜结构:是用高强度柔性薄膜材料经受其它材料的拉压作用而形成的稳定曲面,能承受一定外荷载的空间结构形式。
其造型自由、轻巧、柔美,充满力量感,阻燃、制作简易、安装快捷、节能、易于、使用安全等优点,因而使它在世界各地受到广泛应用。
索膜结构作为新的建筑形式于本世纪五十年代在国际上开始出现,至今已有四十多年的历史,特别是到了七十年代以后,膜结构的应用得到了迅速发展。
膜结构的出现为建筑师们提供了超出传统建筑模式以外的新选择。
膜结构一改传统建筑材料而使用膜材,其重量只是传统建筑的三十分之一。
而且膜结构可以从根本上克服传统结构在大跨度(无支撑)建筑上实现时所遇到的困难,可创造巨大的无遮挡的可视空间。
其造型自由轻巧、阻燃、制作简易、安装快捷、节能、易于、使用安全等优点,因而使它在世界各地受到广泛应用。
另外值得一提的是,在阳光的照射下,由膜覆盖的建筑物内部充满自然漫射光,无强反差的着光面与阴影的区分,室内的空间视觉环境开阔和谐。
夜晚,建筑物内的灯光透过屋盖的膜照亮夜空,建筑物的体型显现出梦幻般的效果。
这种结构形式特别适用于大型体育场馆、入口廊道、小品、公众休闲娱乐广场、展览会场、购物中心等领域。
膜结构概念膜结构(Membrane Structure),即张拉膜结构(Tesioned Membrane Structure),是依靠膜材自身的张拉力和特殊的几何形状而构成稳定的承力体系。
膜结构通过(钢架、钢柱或钢索)一定方式使其内部产生一定的预张应力以形成某种空间形状,作为覆盖结构,并能承受一定的外荷载作用的一种空间结构形式,膜只能承受拉力而不能受压和弯曲,其曲面稳定性是依靠互反向的曲率来保障,因此需制作成凹凸的空间曲面,故习惯上又称空间膜结构。
由于张拉膜结构是通过边界条件给膜材施加一定的预张应力,以抵抗外部荷载的作用,因此在一定初始条件(边界条件和应力条件)下,其初始形状的确定、在外荷载作用下膜中应力分布与变形以及怎样用二维的膜材料来模拟三维的空间曲面等一系列复杂的问题,都需要有计算来确定,因此计算机技术的迅猛发展为张拉膜结构的应用开辟了广阔的前景。
18索膜结构工程18.1索膜结构的特点、类型及材料索膜结构体系起源于远古时代人类居住的帐篷,但真正意义上的膜结构是20世纪中期发展起来的一种新型建筑结构形式,是一种建筑与结构完美结合的结构体系。
它是用高强度的柔性薄膜材料(PVC或PTFE)与一定的支撑及张拉系统(钢架、钢柱或钢索等)相结合,通过预张力使膜形成具有一定刚度的空间稳定曲面,从而达到能承受一定外荷载,并满足造型效果和使用功能的一种空间结构形式。
它集建筑学、结构力学、精细化工与材料科学、计算机技术等为一体,具有很高技术含量。
其曲面可以随着建筑师的设计需要任意变化,结合整体环境,建造出标志性的形象工程。
膜结构从20世纪90年代以来在我国也得到了飞速的发展,目前已经建设了数十个大型膜结构体育建筑、文化娱乐建筑、商业建筑、交通运输建筑及其他标志性建筑。
图18- 1是国内已建的代表性膜结构工程。
(c) (d)图18-1国内膜结构工程(α)上海八万人体育场;(W青岛颐中体育场;(c)郑州杂技馆;id)大连金石滩影视艺术中心18.1.1索膜结构特点18.1.1.1自洁性膜材表面的涂层PTFE或PVDF均为惰性材料,具有较高的不燃性和稳定的化学性能,并且耐腐蚀。
惰性涂层不与灰尘微粒结合,长久不褪色,所以膜结构建筑表面经雨水冲刷即能自洁,经过长年使用仍然保持外观的洁净及室内的美观。
18.1.1.2透光性膜材是半透明的织物,并且热传导性较低,对自然光具有反射、吸收和透射能力,其透光率随类型不同而异,可达4%〜18%。
经膜材透射的光呈漫反射状,光线柔和宜人无眩光,给人一种开敞、明亮的感觉。
膜材的透光性既保证了适当的自然漫散射光照明室内,又极大程度上阻止了热能进入室内,因此膜结构在节能方面有它的独特效果。
18.1.1.3大跨度膜结构建筑中所使用的膜材重量轻,常用膜材质量为0. 5〜2. 5kg/m2,并且膜结构是张力结构体系,能够充分发挥材料的抗拉性能,因此膜结构可以从根本上克服传统结构在大跨度建18.1索膜结构的特点、类型及材料653筑上所遇到的困难,它能创造出巨大的无遮挡可视空间,有效增加空间使用面积。
索膜结构及其施工技术索膜结构及其施工技术作者:王世江索膜结构是目前发展很快的一种新型空间结构,是一种效率极高的张力集成体系,可以充分发挥钢索的强度与张拉整体结构的空间作用。
张拉膜结构是索膜结构中最常见的一种形式,是索膜建筑的代表和精华,它通过钢索与膜材共同受力形式稳定曲面来覆盖建筑空间,具有高度的形体可塑性和结构灵活性,即通过对膜材内部施加一定的预张力,使其具备了抵抗外荷载能力,从而充当结构材料的一种结构体系。
这种形式能够充分利用膜材的受力性能,形成轻巧、美观、具有现代感的空间大跨曲面结构,并且施工简单、快捷,成本低,在国内外已经被广泛应用于商业建筑、体育建筑、工业建筑、户外设施、文化娱乐建筑等各种领域。
1索膜结构的组成及材料特性1.1索膜结构的组成一个完整的索膜结构一般由三部分组成:1)形成曲面结构的张拉膜材;2)用于加强膜面的脊索和谷索,以及将膜内力传向支承结构的边索;3)求索膜体系的支架结构。
张拉膜材即作为结构材料,要能够抵抗一定的荷载而不致引起过大变形。
同时为完成作为覆盖材料所规定的建筑功能,例如美观、遮光、防火、耐久等等,还需满足各种性能要求。
所以,选用合适的膜材对于索膜结构的设计建造非常重要。
加强索除其对于膜面受力方面的加强作用外,更重要的是起到了改变建筑造型的作用。
尤其是谷索和脊索的灵活设置会给整个建筑带来奇妙的视觉效果。
支架结构最常采用的是钢结构,也可采用混凝土结构,甚至在某些情况下可以采用木结构或其他结构。
支架结构除满足将索膜体系的内力传递到基础这一结构要求以外,其形式可以采取变化多样的形式,以实现不同的建筑造型效果。
例如采用独立柱或柱与拉索的组合可以提供一个独立支点,这里的柱可以是钢管柱、桁架柱或混凝土柱,而直梁、桁架拱或环梁可以提供一系列连续支点。
通过索膜结构三部分的不同组合、变化,可以形成形式多样、不拘一格、令人耳目一新的索膜结构。
对索膜结构来说,因为这种结构自重轻,荷载低、用材经济,结构上的要求一般是容易满足的,而形式上的不断创新是索膜结构这一结构体系的灵魂,这也正是它越来越为更多的人所重视的原因所在。
索膜结构的特点
索膜是由多个纤维束和细胞组成的结构,其特点包括:
1. 高度有序:索膜中的纤维束排列有序,形成了网格状的结构,使得整个组织具有较高的稳定性。
2. 富含胶原蛋白:胶原蛋白是构成索膜的主要成分,它能够提供强度和弹性,维持组织的稳定性。
3. 透明性:许多索膜具有较高的透明度,如眼部的角膜,使得光线能够顺利穿过,帮助视觉。
4. 具有血管:一些索膜中存在血管,如分布在脑部的脑血管索膜,可以提供足够的氧气和营养物质。
5. 具有呼吸和排泄功能:一些索膜,如腹膜和肾小球的鞘层,可以进行呼吸和排泄废物。
6. 具有细胞嵌入:许多索膜中存在细胞,如角膜中的角膜上皮细胞和纤维细胞,可以维护组织的正常功能。
索膜结构施工方案1. 引言索膜结构是一种以索杆为主要受力构件,利用高强度的膜材进行覆盖形成的建筑结构。
该结构具有轻质、耐久、自洁、可拆卸等特点,广泛应用于体育场馆、会展中心、广场等建筑项目。
本文将介绍索膜结构的施工方案,包括准备工作、施工步骤和质量控制。
2. 准备工作在进行索膜结构施工前,需要进行以下准备工作:2.1 设计与方案确认根据项目需求,进行索膜结构的设计和方案制定。
确认结构尺寸、索杆布置、膜材类型等关键参数,并编制详细的施工图纸。
2.2 材料采购和加工准备根据设计要求,对所需材料进行采购,并进行必要的加工准备工作。
包括索杆的切割、焊接等加工,膜材的裁剪和缝合等工作。
2.3 基础施工索膜结构需要在基础上进行搭建,在施工前需要进行基础的土方和混凝土工程施工。
确保基础的平整度和稳定性,为后续的结构施工提供支撑。
2.4 施工准备对施工现场进行清理和准备,确保施工区域的整洁和安全。
准备所需的施工设备和工具,包括吊装设备、焊接设备、膜材安装工具等。
3. 施工步骤3.1 搭建索杆结构根据施工图纸的要求,安装索杆结构。
首先进行预埋件的安装,然后根据设计要求将索杆进行连接和固定。
确保索杆的竖直度和水平度,保证结构的牢固性。
3.2 安装膜材将预先裁剪和缝合好的膜材进行安装。
首先根据施工图纸的要求将膜材铺展在索杆结构上,然后用专用的工具将膜材进行固定。
确保膜材的平整度和紧密度,同时注意避免损坏膜材。
3.3 进行膜材张拉完成膜材的安装后,进行膜材的张拉调整。
使用专用的张拉工具,根据设计要求对膜材进行张拉,使其紧密贴合在索杆结构上。
注意控制张拉力度,并及时检查膜材的平整度和表面光滑度。
3.4 完善细节部分对索膜结构的细节部分进行处理。
包括调整膜材的边缘,加装辅助材料,进行密封处理等。
确保结构的整体美观和性能完善。
4. 质量控制在索膜结构施工过程中,需要进行质量控制以确保施工质量。
以下是一些常用的质量控制措施:•确保材料的质量符合设计要求,包括索杆、膜材等。
膜结构技术规程膜结构技术规程第一章总则第一条本规程是指导膜结构设计和施工的技术规范,确保膜结构工程的安全、可靠和经济。
本规程适用于建筑物、车站、体育场馆、会展中心、商业建筑等场所和展馆、广告棚、停车场、游泳池、储藏仓库、采矿地点等处设置的膜结构工程。
第二条膜结构技术规范应当按照国家有关法律法规的规定、市场需求和技术进展进行适当修订和更新。
第三条膜结构设计、施工、验收和运营应当合理布局和使用,配备完好的设备和专业技术人员,遵守国家有关法律法规,保证施工质量和工程安全。
第四条膜结构工程的设计与施工应当考虑到隔热、防火、保温、防水、防腐等环境因素,确保膜结构工程耐久性、稳定性、安全性和实用性。
第二章材料及施工技术第五条膜材料应当符合国家有关标准,应当用优质材料,具备强韧合理性、耐磨、防火能力,能够适应气候因素和外力作用。
第六条膜结构设计应当根据工程所在的气候和环境条件,合理选择膜材料类型,降低耗能,提高环保性能。
第七条膜结构设计应当选用标准化接头件,确保接头牢固可靠,对组件及时清洗,避免污染膜材料。
第八条膜结构施工前须进行现场勘查和测量,保证施工精度和准确度,加强安全防范和环保措施。
第九条膜结构各部位处理和贴合要求精细,避免皱褶和波浪,保持平整和美观。
第十条施工过程中,应当严格控制施工质量,保证建筑安全,不得出现接头脱落、漏水、沉降、变形等现象,确保工程质量有效运行。
第三章设备维护及检查第十一条膜结构设施应当按照相关法律法规要求,在验收合格后,并且安全可靠运行的前提下进行投入使用。
第十二条膜结构设备应当加强维护保养,及时检查和故障排查,确保设备运行稳定可靠。
第十三条膜结构设备故障应当及时处理,保障设备完好运行和工程安全。
第十四条设备维护保养和检查,应当按照规定的维护周期进行,确保安全和稳定运行,避免对环境造成污染。
第四章防火及安全措施第十五条膜结构应当遵循消防法律法规,符合火灾安全要求,增加防火措施和应急预案。
索膜结构施工方案1. 引言索膜结构是一种常见的现代建筑结构形式,其独特的外观和高度可塑性使其成为许多建筑师和设计师的选择。
本文档将介绍索膜结构的施工方案,包括施工准备、施工流程、施工技术和安全注意事项等内容。
2. 施工准备在开始施工索膜结构之前,需要进行一系列准备工作:•资金和材料准备:确定施工所需的预算和采购所需的材料,包括膜材料、支撑结构、连接件等。
•施工图纸准备:根据索膜结构的设计要求,制定详细的施工图纸,并确保其符合建筑规范和安全要求。
•施工场地准备:清理施工场地,确保施工区域平整、干燥,以及充分的施工空间。
3. 施工流程3.1 膜材料制作和预处理膜材料是索膜结构的关键组成部分,需要经过严格的加工和预处理:•膜材料的裁剪和缝合:根据施工图纸和设计要求,将膜材料进行裁剪,并进行必要的缝合,以确保膜材料的尺寸和形状符合要求。
•膜材料的钢化处理:对膜材料进行钢化处理,提高其耐久性和抗风性能。
3.2 支撑结构的搭建支撑结构是索膜结构的骨架,需要按照施工图纸进行搭建:•锚固基础:根据设计要求,在施工场地上进行基础的锚固工作,确保支撑结构的稳固。
•支撑结构的搭建:按照施工图纸和设计要求,进行支撑结构的搭建和连接,包括支柱、横梁和连接件等。
3.3 膜材料的安装膜材料的安装需要注意以下几点:•割裂线的设置:根据设计要求,在膜材料上设置割裂线,方便膜材料的拉伸和调整。
•膜材料的拉伸和固定:将膜材料按照设计要求进行拉伸,使用合适的固定工具进行固定,确保膜材料的平整和紧张度。
3.4 工艺技术•热融连接技术:对膜材料进行热融连接,确保膜材料的密封性和防水性能。
•索力调整:根据设计要求,调整索膜结构的索力,确保结构的稳定性和抗风性能。
4. 安全注意事项在施工索膜结构的过程中,需要注意以下几点:•安全培训:施工人员需要接受相应的安全培训,了解施工过程中的安全风险和应对措施。
•工具和设备的选择:选择符合标准和规范要求的工具和设备,确保施工过程中的安全性和效率。
索膜结构裁剪设计要求
一、膜结构的裁剪设计是指在初平衡空间曲面上确定膜面的裁剪线,将空间曲面划分为膜片并将其展开为平面形状。
二、膜结构的裁剪线确定采用测地线法。
三、膜结构在裁剪设计中必须考虑预张拉应力的影响,根据膜材的应力应变关系确定膜片的收缩量,对膜片的尺寸进行调整。
四、膜片设计时应预留搭接宽度,膜片的边界应进行光滑处理。
五、裁剪缝的设计宜考虑建筑美观。
六、裁剪缝的设计应考虑膜材力学性能的正交各向异性,宜使结构主应力方向与织物纤维方向一致。
1。
第二章2.2张拉索-膜结构的基本单元及组合第二章 2.2 张拉索-膜结构的基本单元及组合
2.2 张拉索-膜结构的基本单元及组合如前所述,张拉膜结构(柔壳)不能抗压,因此壳体中的内力N1和N2只能为拉力。
由方程(2.1.9)中的第三式可以看出,当张拉薄膜结构处于零载荷状态时,其曲率的符号必然相反,于是由式(2.1.1)可知张拉薄膜结构的高斯曲率只能为负值。
由索、膜两种材料组成的张拉索-膜结构为组合结构,其曲面为连续折曲面,一般不能用统一的平衡方程表示,但索可以看做是薄膜曲面的柔性边界,索与索之间的膜面应为负高斯光滑曲面,类锥形旋转面和鞍形滑移面为其基本形式,可采用圆形、四边形或多边形等多种平面形式(图2.2.1、2.2.2),通过基本曲面形式的拓展和组合可得到形态各异的薄膜曲面(图2.2.3)。
索膜结构规范 Prepared on 22 November 2020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,特制定本规程。
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范、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membranematerial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membranesheet膜材的裁剪片。
三、膜体membranefield由膜片连接加工而成的膜区域。
四、膜面membranesurface张拉并安装就位于支承结构上的膜体。
五、膜结构membranestructure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-supportedmembranestructure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retractablemembranestructure利用机械方式使膜在开启和闭合的膜结构。
八、张力膜结构tensilemembranestructure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。
十、形状设计formfinding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。
十一、荷载分析loadingcaseanalysis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。
十二、裁剪设计cuttingpattem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。
十三、脊索ridgecable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。
十四、谷索valleycable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。
十五、柔性支承结构体系cable-tensionedmembranestructure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。
十六、刚性支承结构体系frame-supportedmembranestructure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。
十七、混合支承结构体系hybridmembranestructure膜面支承于框架与索共同组成的结构上的结构体系。
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;G k---永久荷载标准值;Q ik---可设荷载标准值Q ik其中Q lk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Q I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; F k ---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; F min ---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;F c ---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:组合基材涂层1 玻璃纤维 聚四氟已烯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y k k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: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F k 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%。
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F c应符合下表的规定。
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k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: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)规定的性能等级或。
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 应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》(GB50009)的规定采用。
二、按承载能力极限状态设计膜结构时,应考虑荷载的基本组合,必需时尚应考虑荷载的 偶然组合。
三、对于可变荷载控制组合的设计值S 应按下式确定:S=γG G k +γQI Q lk +ΣγQi ψci Q ik式中γG ---永久荷载的分项系数,当荷载对结构不利时取,当荷载对结构有利ni=2时取;γQi ---第i 个可变荷载的分项系数,其中γQI 为可变荷载Q I 的分项系数,γQI 取;G k ---永久荷载标准值;Q ik ---可变荷载标准值,其中Q lk 为诸可变荷载起控制作用者;ψci ---可变荷载的组合值系数按《建筑结构荷载规范》(GB50009)的规定采 用;n---参与组合的可变荷载数。
对于永久荷载控制组合的设计值S 应按下式确定;S=γG G k +γQi Q lk +ΣγQi ψci Q ik四、膜结构设计时,风荷载可按现行国家标准《建筑结构荷载规范》(GB50009)的规定确定。
当超出规定范围时宜作风洞试验和研究确定风载体型系数及风载分布。
五、膜结构设计时,雪荷载可按现行国家标准《建筑结构荷载规范》(GB50009)的确定。
当超出规定范围时宜作试验和研究确定雪荷载体型系数及雪载分布。
第三节建筑设计一、膜结构的建筑外形除应满足建筑和规划要求外,还应通过膜结构形状设计来确定。
二、应根据建筑防火等级和防火要求来选择膜材。
三、膜结构建筑防火设计时应结合膜结构特点按照现行国家标准《建筑防火设计规范》(GBJ16)中的有关规定,设置烟雾探测装置、火警报警装置、消火栓及自动喷淋设 备等。