本篇文章給大家談談膜結構設計規程,以及膜結構技術規范書對應的知識點,希望對各位有所幫助,不要忘了收藏本站喔,本文目錄一覽:,1、,我想請問一下膜結構工程的驗收標準是什么?,2、,膜與鋼結構的協同計算如何算,用什么軟件?,3、,膜結構的膜是什么膜,4、,膜結構是一種什么類型的建筑?
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本文目錄一覽:
- 1、我想請問一下膜結構工程的驗收標準是什么?
- 2、膜與鋼結構的協同計算如何算,用什么軟件?
- 3、膜結構的膜是什么膜
- 4、膜結構是一種什么類型的建筑?
- 5、膜結構建筑的結構
- 6、膜結構是否有相應的設計資質或者施工資質要求
我想請問一下膜結構工程的驗收標準是什么?
膜結構工程驗收標準:
一、?膜結構制作、安裝分項工程應按具體情況劃分為一個或若干個檢驗批,按本章的規定進行工程質量驗收。與膜結構制作、安裝相關的鋼結構分項工程的驗收,應按現行國家標準《鋼結構工程施工質量驗收規劃》GB?50205執行。其它相關分項工程的驗收,應按有關的施工質量驗收標準執行。
二、?膜結構的支承結構和各項連接構造應符合以下標準:?1、?保證連接的安全、合理、美觀。?2、?連接件應具有足夠的強度、剛度和耐久性,應不先于所連接的膜材、拉索或鋼構件破壞,并不產生影響結構受力性能的變形。連接處的膜材應不先于其它部位的膜材破壞。?3、?連接件應傳力可靠,并減少連接處應力集中。?4、?節點構造應符合計算假定。應考慮節點構造偏心對拉索、膜材產生的影響,施加預張力的方式、結構安裝允許偏差,以及進行二次張拉的可能性。?5、?在膜材連接處應保持高度水密性,應采取一定的構造措施防止膜材磨損和撕裂。?6、?對金屬連接件應采用可靠的防腐蝕措施?7、?在支承構件與膜材的連接處不得有毛刺、尖角、尖點。
三、?膜面外觀應全面進行檢查。膜面排水坡度、排水槽、天溝、檐口等做法應符合設計要求。表面應無積水?坑,可采用自然或人工淋水試驗檢查排水是否順暢。
四、?膜面外觀應全面進行檢查。膜面應無時顯污漬、串色現象,無破損、劃傷,無明量褶皺。
五、?工程完工后宜檢查膜面的張力值是否符合設計和預張力。
六、?膜結構工程驗收時,應具備下列文件和記錄,并經檢查符合相關規定的質量要求:?1、?膜結構(含鋼、索結構)施工圖、竣工圖、設計變更文件;?2、?技術交底記錄、施工組織設計;?3、?膜材、鋼材、索及其材料的產品質量保證書和檢測報告;?4、?膜單元、鋼構件、索和其他部件制作過程的質量檢驗記錄;?5、?膜單元安裝和施加預張力過程的質量檢驗記錄;?6、?專業操作人員上崗證書;?7、?其他有關文件和記錄。
七、?空氣支承膜結構在驗收前應進行充氣系統測試。經測試應確認;氣流損失不大于設計值;最大靜內壓不大于最大工作內壓設計值;壓力控制系統按設計運行。有條件時,尚可進行除雪系統和緊急后備系統的測試。
八、?空氣支承膜結構工程驗收時,除第六條所規定的文件外,尚應提供下列文件;設計條件說明;充氣設備的合格證明;結構在常規和緊急情況下的操作和維護手冊。
九、?膜結構工程檢驗批準的施工質量驗收,當符合下列各項規定時,應判定為合格:有關分項工程的施工質量,按本規程第一條的規定驗收合格;膜結構的支承結構和連接構造符合本規程第二條規定;工程排水、防水功能的檢驗結果符合本規程第三條的規定;工程觀感質量的檢驗結果符合本規程第四條的規定;工程質量控制資料和文件的檢查結果符合本規定第六條的規定;
十、膜結構制作、安裝分項工程所含檢驗批的質量經驗收均判定為合格時,該分項工程應判定為合格。
十一、當膜結構制作、安裝工程驗收批的質量經驗收不合格,應按下列規定進行處理:經查清原因并返工、返修不合格的連接構件和排水、防水措施或更換不合格的構件、部件后,檢驗批可重新進行驗收;經對不合格的觀感質量進行修補處理并達到設計要求后,檢驗批可重新進行驗收;當膜材性能、連接構件、制作安裝達不到原設計要求,但經設計單位核算并確認仍可滿足結構的安全和使用功能時,該檢驗批可予以難收;對不合格的檢難批進行結構加固處理后,如能滿足安全使用要求,可按技術處理方案和協商文件進行驗收。
十二、膜結構制作、安裝檢驗批和分項工程應由監理工程師(建設單位項目技術負責人)組織設計單位和施工單位項目專業質量(技術)負責人等進行驗收和處理。
十三、膜結構制作、安裝檢驗批和分項工程的質量驗收記錄,應參照采用現行國家標準《建筑工程施工質量驗收統一標準》GB50300中附錄D、附錄E的格式。
膜與鋼結構的協同計算如何算,用什么軟件?
設計基礎規定
1.膜結構選型
1) 除小跨度結構外,膜結構中的膜材總是與其他構件共同承重。目前,國內外對膜結構的形式有很多種不同分類方法,尚未統一。本規程按膜材及其相關構件的受力方式分成四種形式,是一種比較科學的分類方法。
2) 整體張拉式膜結構主要由索和膜構成,兩者共同起承重作用,通過支承點和錨固點形成整體。
3) 骨架支承式膜結構由鋼構件(如拱、鋼架)或其他鋼性結構起承重作用,膜材主要起圍護作用。
4) 索系支承式膜結構主要由索、桿和膜構成,三者共同起承重作用。在通常所稱的張拉整體(tensegrity)結構中,如采用膜材,即屬于索系支承膜結構。另外比較流行的索穹頂結構(cabledome)也屬于此類。
5) 以空氣作為一種支承方式,是膜結構的一個特點,一般也成為充氣結構,其設計與構造與傳統結構有許多不同之處。
2.建筑設計
1) 膜結構建筑的表現方式與一般建筑有所不同,在建筑單位方案設計階段,就應充分考慮到不同表現方式的相容與協調,并注意利用膜結構建筑技術所具有的形象特點,因勢利導。膜結構建筑的方案設計應由建筑師與膜結構工程師共同完成。設計時首先應考慮膜結構體系的特殊性,從建筑功能和結構受力性能入手,創造出形式完美、構造合理的膜結構建筑。
2) 各國對于膜材的耐火等級和防火要求各不相同。一般來說,耐火等級與材料價格直接有關。當有條件時應盡量采用不然類膜材。當永久性建筑采用阻燃類膜材時,尚應根據當地消防部門的要求采取必要的防火措施。
3) 結構建筑采用的膜材一般均具有透光特性。由于漫射光的作用,膜材覆蓋的空間內將呈現特殊的光學效果(有明顯光感但無陰影),建筑設計中應予以合理利用。采用雙層膜構造時,應考慮到透光率的折減。
4) 膜結構建筑的保溫隔熱性能較差,目前已廣泛使用的膜材,自身并不能較好的隔絕外部溫度的影響。單層膜結構僅適用于敞開式建筑或氣候較溫和的地區。對于封閉式建筑,應注意采用其他構造方式解決保溫隔熱問題。雙層膜構造可以較好的滿足保溫、隔熱要求,兩層之間的空氣隔離層一般為30cm左右,但應注意處理雙層膜內部結露問題。
5) 膜結構建筑應有足夠的坡度以解決排水問題并預防積雪。屋面排水設計從方案階段就應予重視,一面造成重大工程隱患。采取有組織排水式時,應注意采取對建筑物墻面或地面的防污染措施。
6) 從空氣支承膜結構過去發生的事故來看,大部分是在強風或大雪時,膜結構產生大變形而使膜材于內部或外部物體相碰,在接觸點處膜材受到損壞,導致膜結構破壞。因此,膜材與內部、外部物體應保持一定距離,即使在最不利工況下也不應接觸。此外,物體如有尖角、銳角,也應加以防護。
3.結構設計
1) 國家標準《建筑結構可靠度設計統一標準》GB50068修訂后對結構重要性系數X做了兩點改變:(1)X不僅考慮結構的安全等級,而且考慮了結構的設計使用年限;(2)將原標準X取值中的“等于”改為“不應小于”,使不同投資者對結構安全度設計有更多的選擇余地。對于一般工業與民用建筑膜結構,其安全等級多為二級,其設計使用年限多為50年,因此其結構重要性系數不應小于1.0;對于設計使用年限為15~25年的易于更換膜材的膜結構,其結構重要性系數可適當降低,取為不小于0.95;對于設計使用年限為5年的臨時性的膜結構,其結構重要系數可取不小于0.9.應該指出,膜結構下部的鋼或鋼筋混凝土承重結構,其設計使用年限仍可采用50年,當膜結構達到設計使用年限時,可以更換膜材,從而達到與下部結構同樣的設計使用年限。
2) 本條系根據現行國家標準《建筑結構荷載規范》GB50009的規定,對于承載能力極限狀態和正常使用極限狀態,分別根據不同的設計要求采用不同的荷載組合。結合膜結構的具體情況,按承載能力極限狀態設計時,只考慮荷載效應的基本組合,采用荷載設計值和強度設計值進行計算,不考慮偶然組合;按正常使用極限狀態設計時,只考慮荷載效應的標準組合,采用荷載標準值、組合值和變形限值進行計算,不考慮其他組合。
3) 本條列出了作用在膜結構上的各種荷載,其中溫度變化、支座不均勻沉降和施工荷載可根據工程具體情況予以考慮,地震作用在本規程第5.1.5條中規律可不考慮。施工荷載可根據工程安裝的特點確定,有時不僅要考慮均布荷載,還有考慮安裝或檢修時的集中荷載。
4) 目前,我國的膜結構設計都參照國外的設計規范進行,荷載組合采用長期與短期兩種情況(日本規范稱為持久與臨時荷載),并分別規定了不同的安全系數。由于膜結構受力具有較強的幾何非線性,其各項荷載效應不能進行線性組合,因此本條規定采用兩種組合類別,其中,第一類組合相當于長期(持久)荷載組合,第二類組合相當于短期(臨時)荷載組合,并以抗力分項系數進行調節。
5) 風荷載是膜結構的主要荷載。由于膜結構的體型較復雜,而《建筑結構荷載規范》GB50009所提供的建筑體型有限,所以膜結構的風荷載體型系數一般需要通過風洞試驗來確定。當所設計的膜結構為園林景觀小品或臨時性建筑時,可參考以往的工程經驗確定風荷載體型系數。
6) 作為屋面的膜結構多為負高斯曲率曲面,結構上所受的雪荷載一般為非均勻分布,因此應根據不同的曲面形狀、曲率變化調整雪荷載分布系數的取值。
7) 膜結構設計中,除了保證結構體系的整體穩定外,還應保證在局部膜片破壞或局部索推出工作時不致引起結構整體失效。由于膜材在拉力作用下存在松弛、徐變等問題,張拉式膜結構在正常使用1~2年后需要進行第二次張拉,結構設計時應考慮兩次張拉對結構整體的影響。
8) 由于材料自身存在老化問題,各類膜材均有一定的使用年限。對于永久性建筑,當膜材達到使用年限或部分膜片在使用期間出現破損時,需要進行更換,這一點在結構整體設計時宜予以考慮。
材料
2.膜材
1) 膜材的物理和化學性能對建筑物的適用性壽命影響甚大,因此應根據使用功能合理選擇膜材類型。膜材的抗拉強度、抗撕裂強度、抗剝離強度、抗污染和抗老化能力等是反映膜材性能的只要指標,設計時應予以綜合考慮做出適當選擇。膜材的價格與其性能直接有關,表1表示常用膜材的價格比例。 表1常用膜材的價格比對
膜材代號 GT PCF PCD PCA
價格比例 300~400 100 100 60~80
本規程將常用膜材按其基材分為G類(玻璃纖維)和P類(聚酯纖維)兩大類,再按其不同涂層分別給予代號。
2) 本條根據當前國內外生產廠所提供的膜材品種,按其抗拉強度一級相應的重要與厚度加以分級,以便在設計中選用。表4.1.2-1、表4.2.2-2分別給出了G類和P類各級膜材的抗拉強度值,在設計中可作為抗拉強度標準值采用。本規程采用以概率理論基礎的極限狀態設計方法進行設計,但由于對膜材的強度尚無條件進行數理統計,因此表中的數值還不是經過統計而得的保證率為95%的抗拉強度標準值。當生產廠有條件對其膜材產品提供具有95%保證率的抗拉強度統計數據時,在設計中允許采用高于表4.1.2-1、表4.2.2-2規定的數值作為抗拉強度標準值。
3) 由于傳統的影響,膜材生產廠對其所生產膜材提供的質量保質期都偏低,實際上膜材的可使用年限均大于其質量保質期。表中,膜結構的設計使用年限是根據實際工程投入使用的經驗匯總而得。
2.拉索和錨具
1) 拉索有多種鋼索可拱選擇。熱擠聚乙烯高強鋼絲索是由若干高強度鋼絲并攏經大節距扭絞、繞包,且在外皮擠包單護層或雙護層的高密度聚乙烯而形成,在重要工程中宜優先考慮采用。
2) 目前橋梁等設計中鋼索的抗拉能力是以容許承載力來表達的,采用單一安全系數K。本規程按國家標準《建筑結構設計統一標準》GB50068采用的以概率理論為基礎的極限狀態設計方法,以多項系數代替了單一的安全系數。兩者相比,可以認為過去的單一的安全系數K中包含了鋼索分項系數x、永久荷載和可變荷載分項系數X、X。由于目前尚無足夠的試驗數據來直接統計X值,在制訂本規程時只能按照過去采用的K值結合膜結構所受荷載的特點來反推X值。膜結構中鋼索的安全系數K取2.5,如恒荷載標準值取X,活荷載標準值取X,可求得X=1.8。表4.2.3中的抗拉強度設計值即由X1.8并取整而得出。由于鋼索在橋梁和懸索結構中是重要承重構件,在傳統上都采用了比較大的安全系數,因此換算所得的X要比一般鋼筋混凝土結構的相應值大。
結構計算
3.一般規定
1) 膜結構的初始形態確定、荷載效應分析、裁剪設計是相互影響、相互制約的過程需要反復調整。同時還要考慮施工過程的實現,如施工工藝、初始預張力等問題。 初始形態分析主要是確定滿足一定初始應力分布的膜結構在自平衡狀態下的幾何形狀。荷載效應分析主要是將空間膜曲面適當剝分并展開為平面,計算確定預張力影響下膜材的裁剪下料圖。
2) 膜結構的計算分析方法很多,目前得到公認并被廣泛應用的主要有三種:非線性有限元法、動力松弛法和力密度法。
3) 非線性有限元法是將膜結構進行有限元離散,采用大μ移小應變的幾何非線性有限元方法對膜結構進行分析,得到的結構的位移和內力。
4) 動力松弛法是將膜結構離散為節點和節點間的連接單元,通過對各節點施加激振力使之產生振動,然后逐步跟蹤各點的振動過程直至最終求得結構平衡狀態。
5) 力密度法是將膜結構離散為由結點和桿件組成的索網結構,在給定的幾何拓撲、支座位置和力密度值(即索力與索長之比)下,通過求解結點坐標的線性方程組來確定結構的變形。
6) 膜結構中的索、膜構件只能承受拉力、不能承受壓力和彎矩作用,對外荷載的抵抗主要通過變形來實現,因而膜結構在外荷載作用下變形較大,計算時應考慮結構的幾何非線性。膜材是非線性材料,其應力應變曲線在應力較大時變化較大,但通常設計應力比斷裂強度小的多,此時可近似認為膜材是線彈性的。
7) 由于支承結構變形對膜結構內力分布影響較大,故膜結構設計時宜考慮膜與支承結構協同工作。對于骨架支承式膜結構,由于支承結構為鋼性體系(如鋼桁架、拱或網架等),變形較小,故計算時可將膜與鋼性骨架連接處近似視為固定支承邊界。對于其他形式的膜結構,計算時應將膜與支承體系一起進行整體分析。
8)膜結構自重較小,地震對結構的影響也較小,故設計時可不考慮地震作用,單地震對支承結構(包括骨架支承式膜結構的承重骨架)的影響應予考慮。
4.初始形態分析
1) 在膜結構初始平衡曲面內預張力是自相平衡的。膜結構的平衡曲面可分為兩類:等應力曲面和非等力曲面。等應力曲面是指膜面內預張力均勻分布,此時膜面面積最?。醋钚∏妫?。非等應力曲面是指膜面內預張力不均勻分布單自相平衡。膜結構初始形態分析宜首先尋找應力均勻的最小曲面,在最小曲面不存在的情況下再尋找應力不均勻的平衡曲面。
2) 膜結構的形態分析實際上是確定結構中預張力大小和分布的過程。預張力值的設定應保證膜材在正常使用形態下不會因溫度、徐變和荷載作用等而發生松弛,并應保證膜材在極端氣候條件下最大應力小于設計應力,同時應考慮結構張拉的實現和安裝方便。
3) 本條給出的初始預張力最小值,是參考國內外膜材應力應變試驗結果和工程經驗提出的。
5.荷載效應分析
1) 當膜結構在荷載作用下產生較大應力或變形時,應返回初始形態確定階段對膜結構進行調整。通??烧{整初始預張力大小和分布、調整結構外形或增加加強數量等。
2) 膜結構自重較小,屬風敏感結構,在風荷載作用下易產生較大的變形和振動。對膜結構風振過程的研究,目前尚處于起步階段,可借鑒的資料較少。膜結構形態各異,很難用統一的風振動力系數來描述,因此對形象負復雜、跨度較大或重要的建筑物,必須進行風振動力分析或進行氣彈性模型風洞試驗,以確定風荷載動力影響。對較常用的骨架支承式膜結構和整體張拉式傘形和鞍形膜結構,本規程采用風振系數來考慮結構在風荷載作用下可能的最大影響應與平均風響應之比,便于工程設計應用。
3) 迄今,我國膜結構設計都參照國外規范采用單一安全系數設計方法。
4) 各國對安全系數K的取值不盡相同:大多數國家都按短期荷載和長期荷載取值,其值分別在3~4和6~8的范圍內。如美國的安全系數取3~8;日本臨時(短期)荷載下取4,持久(長期)荷載下取8.我國今年來在工程設計中也分別采用4與8.計算結構抗力時所采用的材料強度值則與膜材強度平均值較為接近。本規程根據國家標準《建筑結構可靠度設計統一標準》GB50068的要求給出的膜材強度標準值比過去采用的強度平均值降低約15%。
5) 對于體育場看臺挑蓬一類的整體張拉式膜結構,其整體位移可定義為內環的最大位移;對于索系支承式膜結構,其整體位移可定義為跨中最大位移。膜結構在荷載效應分析時的膜單元,是指由柔性索邊界或鋼性邊界圍起的一片膜。膜單元名義尺寸,對于三角形膜單元可定義為最小變長的2/3;對于四邊形膜單元可定義為通過最大位移點的邊界間的最小跨度。
6) 出現松弛將降低膜結構的剛度,在風荷載作用下易發生劇烈振動,甚至導致膜材撕裂。此外松弛還將影響結構的美觀和排水性能。因此,應盡量避免膜材在正常使用狀態(第一類荷載效應組合)下出現松弛。
7) 索是膜結構中的重要受力構件,一旦處于受壓狀態,就有可能導致結構變為機動體,因此規定,索在第一類荷載效應組合下均應處于受拉狀態。
6.裁剪分析
1) 裁剪分析的目的是確定裁剪線和裁剪片,以便在并攏張拉后實現初始狀態下的膜曲面,所以,裁剪分析應根據初始狀態的膜曲面和預張力進行。通過初始形態分析可以確定膜曲面的形狀。該曲面是由一定幅寬的膜材,經過裁剪程膜片,并相互連接后張拉而成。膜曲面上的膜片間的連接線為裁剪線。裁剪膜片是待求平面,而膜曲面上的膜片是空間的,并且在裁剪線確定后是已知的,所以確定平面裁剪膜片的關鍵是如何將已知的空間膜片展開成平面裁剪膜片。實際生成的曲面和形態分析所得的曲面之間的誤差,取決于空間膜片展開成平面的精度。由于膜曲面上的空間裁剪片具有預張力,所以確定平面裁剪片時還必須考慮預張力釋放后的幾何尺寸改變。
2) 膜材的裁剪線可采用測地線法、平面相交法或其他有效的方法確定。測地線法是指在膜結構初始預應力平衡曲面上尋找測地線作為裁剪線。測地線指曲面上兩點之間距離最短的線。對于可展曲面,展開平面上的測地線為直線;對于不可展曲面,展開平面上的測地線接近直線。平面相交法是指在膜結構初始預應力平衡曲面上,用一組平面按一定規律與曲面相交,并將各交線作為裁剪線。測地線線法得到的膜片寬度較為接近,節省膜材,單在曲面上形成的熱合線美觀性和視覺性效果較差。平面相交法可根據需要得到具有美觀性和一定視覺效果的裁剪線。裁剪分析時應綜合考慮經濟性和美觀性兩個因素后確定裁剪。
3) 由于膜材在裁剪線處斷開,故此處易產生應力集中。如果裁剪線處剪應力較大會影響膜材的受力性能,所以應盡量做到裁剪線與膜材纖維正交,使主應力方向與纖維方向一致,避免裁剪線受剪。
4) 膜結構曲面的形成與初始預張力作用有關,裁剪時必須考慮膜材應力釋放后的彈力回縮。通常根據初始預張力大小和所用膜材的性能,通過修正裁剪膜片幾何尺寸(沿徑向和緯向回縮)來消除膜內預張力的影響。
7.空氣支承膜結構計算要點
1) 空氣支承膜結構是通過保持內部氣壓來維持結構形狀并抵抗外荷載的。同時,內壓又是作用在結構上的荷載,應與其他荷載一起參與組合。內壓是結構設計中的一個可變參數,可以根據外荷載的情況加壓或減壓,以調整結構的剛度和強度。最大工作內壓是指當結構處于不利的外界環境時,如由于積水(雪)造成膜的凹陷,由設計人員為操作人員確定的可以使用的最大內壓。確定最大工作內壓應考慮材料的設計強度、外界荷載類型等多種影響因素。
2) 最小工作內壓是指在正常氣候和使用條件下,保持結構穩定所需的最小壓力值。當恒荷載被分散到一定的影響區域時,最小工作內壓應超過單位面積上恒荷載的最大值。
3) 正常工作內壓是由設計人員確定的一個壓力范圍,在正常工作內壓下,結構在常遇荷載作用下能夠保持穩定。正常工作壓力應根據使用情況和進出情況,在最小工作內壓至最大工作內壓之間變化。在公共聚會場所,為保證環境的舒適度,應適當減小出入口處的風速和作用在門上的壓力,工作內壓不宜超過287Pa。對主要用于倉儲的場所,當車輛進出時工作內壓值可以取大一些,以保證結構的穩定性。
4) 錨固體系應根據結構的性質(臨時性、辦臨時性或永久性)選擇?;A錨固體系在拉力或浮力作用下易產生短期和長期徐變,從而使上部結構體系和基礎錨固體系間產生不確定的附加荷載作用。應認真設計空氣支承膜結構的所有錨固構件。
5) 出入口處的門框與周邊的膜應分別設計,以保證門框不受到膜結構變形的影響。此外門框與膜的連接,應做到在門框結構受荷載變形時不會使周邊的膜產生過大的應力。
連接構造
6.1一 般 規 定
6.1.7 膜結構中的金屬連接件直接與膜材相連,易受外界影響而銹蝕,不但易污染膜材,影響美觀。而且往往會引起截面削弱而產生安全隱患,因此,全部金屬連接件均應進行防腐處理。
6.1.8 膜材對缺陷比較敏感。若膜材中存在小孔、裂紋等缺陷,膜材強度將有較大降低。在膜材與支承骨架相連處的毛刺 、尖角、尖點將使該處出現應力集中。對膜材涂層的擦傷也會影響膜材的使用壽命。
6.2膜 材 的 連 接
6.2.1 膜結構的空間曲面是由許多平面膜材經裁剪設計搭界而成,膜材幅寬較小,因此膜片間需經接縫連接。膜材接縫的連接應根據不同膜材選用不同的方式。粘結結合耐久性較差,不宜采用??p合和機械連接方式易造成截面削弱,使用時應予注意。膜材的主要受力接縫宜采用熱合方法連接。
6.2.5 當膜面跨度較大時可采用拉索進行加強。常用的拉索主要有鋼絲拉束、鋼絞線、鋼絲繩等。為美觀與防腐需要也可采用鍍鋅鋼絲繩、不銹鋼纜繩、鋼棒等。不論采用何種鋼索都應滿足結構受力的輕度要求。
6.3膜材與支承骨架、鋼索、邊緣構件的連接
6.3.2 膜材與鋼索可以單邊或雙邊連接。簡單的連接方法是將鋼索穿入與膜材熱合的邊套中。對重要工程,可采用鋁合金或不銹鋼夾板和連接件來連接膜材與鋼索。
6.3.3 當膜材直接連接于鋼性邊界上時,應盡量避免出現直角或銳角的邊界形狀,以減少安裝難度,并避免產生應力集中。
6.4鋼 索 及 其 端 部 連 接 夾具是節點中用以固定鋼索的主要部件,可采用鋁合金、不銹鋼、熱鍍鋅鋼等材料。夾具主要通過高強螺栓等用上下兩塊夾板鋼索夾緊。 鋼索錨固是膜結構中傳力的重要環節。壓接式連接件是握裹式錨具中的主要形式。通常采用鋁合金或其他高強材料做成索套,在高壓下壓成形,主要用于直徑較小的柔性鋼索。澆鑄式連接件分冷鑄和熱鑄兩種。冷鑄錨具是將鐵屑和環氧樹脂攪拌后澆鑄入錨杯,與鋼絲凝固后形成毛塞。熱鑄錨具是采用低熔點的合金進行澆鑄,早期采用的是鉛鋅合金,現在通常采用巴氏合金,這種錨具主要用于錨固高強鋼絲束。
制作
膜材的裁剪、熱合是膜結構加工制作過程的重要環節,應嚴格按照裁剪設計圖紙和工藝文件進行,無設計變更文件時不得隨意更改。一般來講,P類和G類膜材的熱合設備不能混用。目前,我國尚無膜結構加工制作人員的統一培訓、考核標準,各企業應自行組織培訓和考核。即使是同一品牌、同一型號的膜材,對不同的生產批次,一般也有不同程度的色差和不均質。因此,建議同一工程使用同一批號的膜材。易褪色物品或有害于膜材的化學溶劑,對膜材會有一定損傷,應分開存放?;覊m會造成熱合設備在膜材熱合時打火、燒焦或擊穿膜材,因此,整個加工制作過程應保持清潔。有些膜材的表面涂層,如不經處理而直接搭接熱合,連接強度將會受到影響,因此,鼻血將表面涂層打磨后方可熱合。此時,應注意打磨不得損傷膜材,一面影響熱合處的拉伸強度。
7.0.7 由于G類膜材的變形性能弱于P類膜材,故對前者熱合后膜單元的尺寸偏差要嚴格控制。
7.0.8 受熱合溫度影響,膜材可能會收縮變形,因此應注意工藝要求,以保證熱合后均勻平整。
7.0.10 包裝時,P類膜材可以采用折疊方式,G類膜材宜采用卷裝方式。為便于膜單元現安裝,折疊或卷裝的順序宜與施工時的展開方向相反。
7.0.12 鋼絲繩下料前應進行預張拉,以消除非彈性變形。熱擠聚烯高強鋼絲束和鋼絞線,在出場時一般已進行過預張拉。 膜結構設計時,圖紙中標注的鋼索長度一般為預張拉后尚無尺寸,在索制作時應予注意。
安裝
鋼構件、拉索安裝 現場應具備的安裝條件包括:支撐結構已完成施工,混凝土達到設計強度要求;具備構件堆放和組對場地;具備吊車出入通道和支吊場地等。膜結構是一種整體空間結構體系,支撐位置的準確性會直接影響結構體系中的內力分布。為使工程與設計假定相一致,必須嚴格控制支撐結構和預埋件的尺寸偏差。
膜 單 元 安 裝 為使膜單元保持清潔,應避免土建施工時引起的揚塵和外裝飾工程中使用的涂料對膜面造成污染。膜結構安裝時應注意安全,除8.2.6條指出的安裝時的氣象條件外,對保證安全的設施、施工人員的安全裝備和注意事項,應由施工單位制定具體的措施。 膜單元在地面或高空作業平臺上展開前,應先清潔地面或平臺并鋪設保護膜。在空中展開或吊裝膜單元時,應避免吊點受力過大造成膜材撕裂。 所采取的臨時固定措施應能抵抗施工期間可能發生的強風,還應使膜面不積水。
施 加 預 張 力 設置可調部件是為了適應制作和安裝誤差??烧{部件上應有設計位置的標示。確定施力位置時應注意以下各點:通過該點應能將力均勻傳遞至周邊各點,不致有死角;受力部件的力值不宜過大;便于整個結構體系安裝;掌握施力機具的人員易于操作。確定施力點位移量時應注意便于索膜安裝,要適當留有余量,以消除整個結構體系積累的誤差。在施力點檢測力值是檢查工程施工結果與設計假定吻合程度的重要手段,但目前尚不能普遍實行,只能對有代表性的施力點進行力值抽檢。
工程驗收
膜結構、鋼構件、索等在制作、安裝過程中均可能出現尺寸偏差,膜面還可能出現局部褶皺,如經設計、制作、安裝方協商,認為不影響安全使用,可以不作處理。目前國內外尚無能夠準確量測膜面張力的儀器,此項規定不要求強制執行,但要求 進行過程控制,并左經驗判斷。膜結構工程中施加預張力是一個關鍵性的施工環節,其施加過程和施加數值均應包含在施工現場質量檢驗記錄中??諝庵文そY構與常規結構不同之處在于必須充氣才能使用,因此,驗收前必須進行充氣系統的測試。
圍護和保養
膜結構竣工后要十分重視圍護和保養,以保證正常使用,這與一般建筑物是不同的。 在竣工后的一段時間內,制作安裝單位應負責檢查和圍護,并向使用單位提供保養圍護手冊。膜結構的長期維修和保養應有專人負責。 空氣支撐膜結構應始終保持設計的工作內壓,其目的是保證建筑結構的穩定性,并防止在大風或積雪下過度變形
膜結構的膜是什么膜
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膜結構是一種什么類型的建筑?
膜結構是一種建筑與結構完美結合的結構體系。它是用高強度柔性薄膜材料與支撐體系相結合形成具有一定剛度的穩定曲面,能承受一定外荷載的空間結構形式。
膜結構建筑的結構
張拉整體結構( Tensegrity )是由一組連續的拉桿和連續的或不連續的壓桿組合而成的自應力、自支撐的網狀桿系結構,其中“不連續的壓桿”的含義是壓桿的端部互不接觸,即一個節點上只連接一個壓桿。 Tensegrity 是美國建筑師 R.B.Fuller 首先提出的一種結構思想,他認為宇宙的運行就是按照張拉整體的原理進行的,即萬有引力是一個平衡的張力網,各個星球是這個網中的一個個 孤立點。這種結構體系中的索網就相當于宇宙中的萬有引力,獨立的受壓桿件 相當于宇宙中的星球
20 世紀 60 年代隨著現代柔性建筑材料的發展,建筑師們從帳篷著一最古老的簡單建筑結構出發,構造出了魔幻般的形式——膜結構。它可以構成單曲面,多曲面等不同建筑結構形式,滿足了建筑師們對建筑與美學高度統一的要求。
柔性材料具有透光和防紫外線功能,在一些室外建筑和環境小品中得到廣泛的應用。正是由于這一特征,夜間的燈光設計使膜結構具有鮮明的環境標志特征。
優美造型的膜材,不銹鋼配件和緊固件加上設計輕巧合理,表面處理嚴格的鋼結構支撐,塑造出形式美觀,設計合理的膜結構,在當今世界范圍內的建筑環境設計中占有舉足輕重的地位。 透光性是現代膜結構最被廣泛認可的特性之一。膜材的透光性可以為建筑提供所需的照度,這對于建筑節能十分重要。對于一些要求光照多且亮度高的商業建筑等尤為重要。通過自然采光與人工采光的綜合利用,膜材透光性可為建筑設計提供更大的美學創作空間。夜晚,透光性將膜結構變成了光的雕塑。
膜材透光性是由它的基層纖維、涂層及其顏色所決定的。標準膜材的光譜透射比在10%~20%之間,有的膜材的光譜透射比可以達到40%,而有的膜材則是不透光的。膜材的透光性及對光色的選擇可以通過涂層的顏色或是面層顏色來調節。
通過膜材和透光保溫材料的適當組合,可以使含保溫層的多層膜具有透光性。即使光譜透射只有幾個百分點,膜屋面對于人眼來說依然是發亮和透光的,具有輕型屋面的觀感。 張拉膜結構不是剛性的,其在風荷載或雪荷載的作用下會產生變形。膜結構通過變形來適應外荷載,在此過程中荷載作用方向上的膜面曲率半徑會減小,直至能更有效抵抗該荷載。
張拉結構的靈活性使其可以產生很大的位移而不發生永久性變形。膜材的彈性性能和預應力水平決定了膜結構的變形和反應。適應自然的柔性特點可以激發人們的建筑設計靈感。
不同的膜材的柔性程序也不相同,有的膜材柔韌性極佳,不會因折疊而產生脆裂或是破損,這樣的材料是有效實現可移動、可展開結構的基礎和前提。 張拉膜結構的獨特曲面外形使其具有強烈的雕塑感。膜面通過張力達到自平衡。負高斯膜面高低起伏具有的平衡感使體型較大的結構看上去像擺脫了重力的束縛般輕盈地飄浮于天地之間。無論室內還是室外這種雕塑般的質感都令人激動。
張拉膜結構可使建筑師設計出各種張力自平衡、復雜且生動的空間形式。在一天內隨著光線的變化,雕塑般的膜結構通過光與影而呈現出不同的形態。日出和日落時,低入射角度的光線將突現屋頂的曲率和浮雕效果,太陽位于遠地點時,膜結構的流線型邊界在地面上投入彎彎曲曲的影子。利用膜材的透光性和反射性,經過設計的人工燈光也可使膜結構成為光的雕塑。 按照現有的各國規范和指南設計的的輕型張拉膜結構具有足夠的安全性。輕型結構在地震等水平荷載作用下能保持很好的穩定性。
由于輕型結構自重較輕,即使發生意外坍塌,其危險性也較傳統建筑結構小。膜結構發生撕裂時,若結構布置能保證桅桿、梁等剛性支承構件不發生坍塌,其危險性會更小。
膜結構的柔性使其在任一荷載作用下均以最有利的形態承載。當然,結構的布置和形狀要根據荷載情況來進行設計和調整。設計要確何膜面與其輔助結構協調工作,以避免力在膜面或輔助結構上集中而達結構破壞的臨界值。 具有特定功能的建筑都可通過立意得以表達,張拉膜結構的獨特外形體現了建筑自身的自然美感。
這些建筑形態本身和與其相協調的傳統建筑一起構成了令人興致盎然的地面標志性建筑。優秀的膜結構設計是結構與外形的有機融合,使其顯得了類拔萃,同時與自然環境、歷史及現代的城市景觀有機結合。
輕型結構可以看成是大型的雕塑作品,可為其周邊空間增添活力,成為周圍環境的補充和焦點。 膜屋面的一個重要作用就是抵御各種天氣變化(如日曬、雨淋、風雪等)對其內部空間的影響,保持建筑物內部的舒適性。選擇膜面的形態和材料時要考慮到所有可能的天氣狀況,并盡可能利用建筑本身等被動方法來減少能量的消耗。
多孔膜材可用作遮蔽結構。它可以控制光的透射和反射,使室內擁有散射光,并且促進自然通風,使屋面溫度與周圍環境的溫度相同,并避免向下的熱輻射。
為了抵擋風雪,膜面的外形應使排水通暢使捷,避免在其上形成水兜或雪的堆積。在施加預應力前的安裝成形階段,張拉膜結構對這些荷載十分敏感。為了能將雨水排除,膜材和接縫須密封防水,膜邊緣也必須進行特殊的細部設計,以防止雨水進入室內。 與其它結構相比的另一個突出優勢是輕型結構對環境的影響具有可調和性。另外它還有兩個重要的特性,即可移動性和靈活性。
結構可以在不同的地點反復拆建,這就是張拉膜結構的可移動。它將游牧式與定居式的建筑融為一體。膜材輕柔的特點使其方便運輸,且易于迅速搭建,而閑置時占用空間很小。這種特性使膜結構十分適于用作臨時性可移動建,特別是在發生突然災難或遇到緊急情況而需要在短時間內為大量人員提供庇護所的時候。
另一方面,可移動薄膜結構除具有與永久建筑相媲美的舒適性外,它還引入了建筑行業的一個新概念,即將房屋的所有權與土地的所有權相分離。建筑不再是不可移動的,而是可移動的。這種可移動性和可重復使用的特點對加速現代城市的發展和建筑功能在某些特殊領域中的轉變具有重要的意義。 結構類膜結構的主要構成部件就是膜材料、鋼結構和鋼索,不同的膜材和鋼索,其性能及價格各不相同。結構類造型可分為以下二類:
1. 骨架式膜結構:此類膜結構是固定在精致鋼材、空間桁架或其他堅固的構架上,稱之為骨架式膜結構。
2. 張力式膜結構:僅利用簡單的支撐系統及膜素材自身的張力特性,構成此類膜結構。與傳統結構不同,膜結構以柔性的薄膜和索為主要受力材料。要進行膜結構的工程設計,必須了解其材料。用于建筑工程的薄膜材料可以分為織物類膜材和非織物類膜材兩大類。其中織物類膜材常用的有 PVDF 涂層覆蓋聚酯纖維織物(以下簡稱PVC 膜材)以及PTFE 涂層覆蓋玻璃纖維織物(以下簡稱PTFE膜材);非織物類膜材則以ETFE 薄膜最具代表性和競爭性。膜材的選擇往往在很高程度上取決于建筑物的功能、防火要求、設計壽命和投資額。 1.建筑材料的耐火等級問題
用于膜結構中的高強度柔韌性薄膜稱為膜材,它是膜結構工程中最重要的組成部分,作用與鋼筋、混凝土、輕質板材上是等同的,在膜結構建筑中既是起圍護作用的建筑材料,又是張拉結構體系中的受力材料?!督ㄖO計防火規范》及《高層民用建筑防火設計規范》中對建筑物各構件的燃燒性能和耐火極限都有明確的規定。目前膜結構建筑中使用的膜材通常有兩類,一類是以玻璃纖維織物為基材,涂覆聚四氟乙烯(PTFE)等樹脂材料,燃燒性能可達到A 級;另一類是以尼龍織物為基材,涂覆PVC 及其他樹脂材料,燃燒等級可以達到B1 級。
2.建筑空間跨度大,較難劃分防火分區,火災情況下易形成火災蔓延
膜結構大多用于體育館、劇院、展覽建筑的觀眾廳、展覽廳,其面積、長度可以根據需要確定,但如果用于商業、學校、食堂、菜市場等建筑,就要受規范的限制了,必須作防火分區,但這種建筑大多高度及跨度都很大,劃分防火分區比較困難,因此,一旦發生火災,各種垂直通道起拔火桶作用。當煙氣到達膜面以下時,頂部氣流水平運動,致使火災橫向擴大,容易形成大面積的火災蔓延。
3.人員疏散困難
膜結構建筑因空間巨大,人員在膜空間內到達室外出口的距離長,因此疏散時間就長。煙霧向上和向水平方向快速蔓延,擋住了疏散人員的視線,增大了疏散難度。另外,大空間內人員多,疏散時容易發生滯留。
4.火災探測不及時,普通自動滅火設施無法有效發揮作用,火災撲救困難
膜結構建筑空間一般都比較高,跨度比較大,發生火災后煙氣蔓延時,探測器動作與在普通建筑內動作相比會慢一些,且我們通常使用的自動噴水滅火系統在這種建筑中布置比較困難,更不能有效發揮滅火作用。撲救膜建筑這種大空間建筑物火災往往會遇到很多的困難。例如:熱輻射強,煙霧濃,火勢蔓延速度快、途徑多。另外,面對新型的膜建筑,我們缺乏撲救這類大空間建筑物火災的實戰經驗,這給消防滅火的登高作業、內攻偵察、火場供水等都帶來不少困難。 1.建筑構件的耐火等級
膜結構建筑的支撐一般為鋼結構,國內對于鋼結構的保護多采用涂防火涂料。國外類似建筑大多是不涂防火涂料的。還有一種更為穩妥的辦法:就是在構造上作處理,使膜面緊貼在鋼索下面,火災中煙氣首先面對的是膜面,這樣鋼索下面又多了一個保護層,使鋼架不受任何高溫作用。
瑞典國家測試院曾對PTFE 和PVC 兩種膜材料進行同樣條件的燃燒試驗,對試驗過程的溫度、有毒氣體成分、膜材燒穿情況進行了測試分析,結果表明雖然PTFE 膜材的耐火極限和燃燒性能比PVC 膜材高,但是PVC 膜材受熱后很快形成開放洞口,有利于煙氣和熱量的排出,從而延緩鋼結構的坍塌,而PTFE 膜材受熱后只是接縫處裂開,最后沿接縫大塊脫落,熱量容易在頂部聚集,而且PTFE 膜材產生的CO2 和CO 至少是PVC 膜材的兩倍,因此對于膜結構特別是封閉式膜結構建筑使用PVC 膜材好一些。
2.采取特殊的防火、防煙分隔措施
膜結構大多用于體育館、劇院、展覽建筑的觀眾廳、展覽廳,其面積、長度可以根據需要確定,但如果用于商業、學校、食堂、菜市場等建筑,就要受規范的限制了,膜結構建筑相對于普通建筑,在主體大空間內無構造柱與梁,是一個連續完整的空間。膜空間和與之相連的部分之間必須設置有效的防火分隔設施,防止火勢向膜空間以外的其它空間蔓延。用普通建筑中的防火墻和防火卷簾劃分防火分區難以實現。我們可以采取一些特殊措施,例如可以采用“防火帶”的方法劃分防火分區,即在有可燃物品的建筑物中劃分出一段區域,這個區域內的建筑構件及裝修全部為非燃材料(且該區域內不存放可燃物)并采取有效的防煙措施,阻擋防火帶一側的煙火向另一側蔓延,從而在空間上形成一個無形的防火分隔區域。對于防煙分區的劃分,可以利用空間上方結構體系,掛上以耐火纖維為基材的輕質幕布,平時卷起,在火災報警后自動放下,懸停于一定高度進行防煙分區,劃分的面積在1000 平方米左右,代替了傳統的擋煙垂壁,效果明顯。
3.機械防排煙設施
對于封閉的膜結構建筑物,設置機械防排煙設施是至關重要的,煙氣往往比火更可怕,在火災中,煙氣彌漫,能見度被降低,延誤了疏散時間;大量高溫有毒氣體的存在,使人降低和逐漸喪失了逃生能力;高溫煙氣有著與火一樣的對建筑結構破壞的作用。就膜建筑來說,其防火分區面積和疏散距離都已超標,所以對這類建筑的大空間進行有效的防排煙設計顯得由為重要。第一步是控煙,通過一定的正壓送風量將火災煙氣吹向一個固定的空間內,使煙氣不會無規則擴散;第二步是蓄煙,利用建筑物自身的大空間條件設計“儲煙倉”將煙氣蓄積,形成距地面有一定高度的無煙層;第三是排煙。國外研究機構通過計算機模擬證明:如果一個煙控系統設計適當,可以防止煙在30~45min 內聚集在距地面3~4m處。這段時間對于人員疏散是極其寶貴的,同時也給滅火創造了有利條件。
4.運用新型的火災探測系統
通常建筑中所廣泛使用的火災探測器大多數以煙氣濃度和溫度為信號進行探測的,且大多數為頂棚式安裝。普通建筑的樓層高度多數在6m 以下,火災煙氣能很快到達頂棚,因此這類探測器是適用的。然而膜結構建筑空間很高,煙氣在上升過程中不斷受到冷卻和稀釋,在到達頂棚時濃度和溫度都大大降低,不足以啟動火災探測器。另外,由于建筑物內部熱風壓影響,大空間上部常常會形成一定厚度的熱空氣層,它足以阻止火災煙氣上升到大空間頂棚,從而影響火災探測器工作,所以普通型探測器是不適用于膜建筑的。運用新型的火災報警技術如紅外光束感煙探測器、空氣采樣及線型差溫探測器運用于膜建筑,解決了膜空間早期報警的難題。
5.采用有效的自動滅火裝置
設置空氣加壓移動式消防水炮。它可根據空氣加壓的大小確定射程,確保膜空間及其中部區域的安全。另外在大廳四壁適當位置上可考慮設置帶架水槍,以便當展廳上半部的橫幅、彩帶、氣球之類的可燃物著火后,可有效的組織撲救。
膜結構是否有相應的設計資質或者施工資質要求
正規膜結構設計規程的是有資質要求的膜結構設計規程,膜結構是屬于鋼結構下面的!
一般分設計和承包2種,分為3級,2級,1級!
雙1級做高!
不過現在也有好多膜結構公司沒有這類的資質!
如果你要找膜結構公司的話,最好有這方面的資質,放心點!不是么膜結構設計規程?
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