DG/TJ08-97-2019 膜结构技术标准.pdf

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DG/TJ08-97-2019 膜结构技术标准.pdf

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与作用的膜结构

2. 1. 11 充气膜结构

2. 1. 11 充气膜结构

利用充气方式使膜面内外产生压力差和膜面张力,从而保持 稳定的膜面形态和刚度的膜结构

利用单层或多层曲面膜与支承面形成密闭空间GB/T 36524-2018 冲模 矩形截面压缩弹簧 安装尺寸和颜色标识,使用充气设 备和压力控制系统维持膜面内部空间的稳定气压,利用膜面内部 气压保持稳定的曲面外形和结构刚度,并抵抗外部荷载的膜结构 杉式。对大跨度气承式膜结构,可采用索网等措施加强膜结构刚 度和稳定性

2.1.13 气肋式膜结构 air beam membrane structure

由充气圆管通过特定的组合方式连接形成一个整体受力体 系,并与基础可靠连接,使用充气设备维持内部的稳定气压,利用 内部气压抵抗外部荷载的膜结构形式

利用双层或多层薄膜组成封闭空间的充气膜结构,通过充气 设备和压力控制系统维持气枕内的稳定气压,利用气枕内部气压 抵抗外部荷载的膜结构形式。气枕式膜结构一般是由多个气枕 单元组合而成,常以围护系统出现,支承在主要承重结构体系 之上。

利用机械方式使膜面或连同支承构件一起开启和闭合的膜 结构。

2.1.17刚性支承结构体系

膜面支承于钢、铝、混凝土等材料构成的刚性结构上的 体系。

2.1.18混合支承结构体系

膜面支承于刚性结构与索结构共同组成的结构上的结构 体系。

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,也称为“找形”。

2.1.21荷载效应分析

2.1.21荷载效应分析

基于找形分析确定的初始平衡状态,对膜结构在设计荷载作 用下的受力和变形性能进行计算

2. 1. 24 正常工作内压

充气膜结构在正常使用时的充气压力,其值介于最小工作内 玉与最大工作内压之间

2.1.25最大工作内压

充气膜结构保持结构体系稳定性所需的最小充气压力值

2.1.27 索 cable

由索体与锚具组成的受拉构件,其中索体可以为钢丝束、钢 绞线、钢丝绳、钢缆绳等。

2. 1. 28 脊索 ridge cable

在膜脊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

2. 1. 29 谷索

在膜谷处支承膜面的索称谷索。所谓膜谷是指不同区 面在较低位置上的交汇处

2.1.30第一屈服点 first yield point、第二屈服点 second yield point

Fk 膜材的抗拉强度标准值; Fmin 膜材的预张力最小值; f 对应最大主应力部位的膜材强度设计值: fk 对应最大主应力部位的膜材强度标准值: 力 充气膜结构中的内压值; t 膜材的厚度; 膜材强度折减系数; YR 膜面抗力分项系数; Omin 各种荷载组合下主应力的最小值: Omax 各种荷载组合下主应力的最大值: 维持曲面的初始形态设计最小应力值

3.1.1膜材应根据建筑功能、使用年限、结构跨度、承受的荷载、 防火要求及建筑物所处环境等条件进行选择。 3.1.2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。

3.2.1本标准中使用的膜材,按其材料构成分为以下四类:

G类:在玻璃纤维织物基材表面涂覆聚合物莲续层的涂层 织物。 P类:在聚酯纤维织物基材表面涂覆聚合物连续层并附加面 层的涂层织物或功能层复合织物。 E类:由乙烯和四氟乙烯共聚物制成的ETFE薄膜。 eP类:在膨体聚四氟乙烯纤维织物基材表面涂覆氟聚合物连 续层的涂层织物

伸率、弹性常数、泊松比、剪切模量和耐候性能参数。膜材的参数 应根据承包商提供并且经具备检测资质的检测机构出具的产品 性能报告确定。

3.2.4G类、P类、eP类膜材的抗拉强度标准值应按

工程建设规范《膜结构检测标准》DG/TJ08一2019规定的方法通 过经向、纬向的单轴拉伸试验。 3.2.5G类、P类、eP类膜材潮湿时的抗拉强度标准值应达到正 常时的80%,G类膜材高温时的抗拉强度标准值应达到正常时的 80%,P类膜材高温时的抗拉强度标准值应达到正常时的70%, eP类膜材高温时的抗拉强度标准值应达到正常时的60%。 G类、P类、eP类膜材经向与纬向抗拉强度的较小者不应小于较 大者的80%。

工程建设规范《膜结构检测标准》DG/TJ08一2019规定的方 过经向、纬向的单轴拉伸试验

3.2.6E类膜材的极限抗拉强度标准值、第一屈服强

和第二屈服强度标准值可按表3.2.6采用,也可按现行上海市工 程建设规范《膜结构检测标准》DG/TJ08一2019规定的试验方法 确定。

表3.2.6E类膜材第一、第二屈服强度及 极限抗拉强度标准值(N/mm²

3.2.7G类、P类、eP类膜材,经向与纬向断裂延伸率的较小者 不宜小于较大者的60%。 3.2.8G类、P类、eP类膜材的弹性常数、泊松比、剪切模量可采 用生产企业提供的数据或按现行上海市工程建设规范《膜结构检 测标准》DG/TJ08一2019规定的双轴试验方法确定。在方案设 计阶段,可按表3.2.8选用

表 3.2.8 常用膜材弹性常数

①为经纬向力学性能接近的P类膜材,比如某些经双向张拉涂层的膜材、经编膜 材。②为除①类以外的其他P类膜材

3.2.9E类膜材的密度、弹性模量以及泊松比可按表3.

表3.2.9E类膜材的密度、弹性模量以及泊松比

3.2.10G类、P类和eP类膜材的抗撕裂强度、抗剥离强度可采 用生产企业提供的数值或按现行上海市工程建设规范《膜结构检 测标准》DG/TJ08一2019规定的试验方法确定。抗撕裂强度不 宜小于1cm宽度膜材极限抗拉强度标准值的7%,抗剥离强度不 宜小于极限抗拉强度标准值的1%。

宜小于1cm宽度膜材极限抗拉强度标准值的7%,抗剥离强度不 宜小于极限抗拉强度标准值的1%。 3.2.11膜材的防火性能,应根据现行国家标准《建筑材料及制 品燃烧性能分级》GB8624进行测试并确定其防火级别

3.2.11膜材的防火性能,应根据现行国家标准《建筑材料及制

材质应满足设计要求与现行行业标准《建筑工程用索》JG/T330、 《索结构技术规程》JGJ257和上海市工程建设规范《建筑索结构 技术标准》DG/TJ08一019的规定

3.3.2膜结构用合成纤维缆绳,其材质应满足设计要求与 现行有关标准的规定。

3.3.3对不同的索应按国家现行有关标准进行试验。其抗

3.3.3对不同的索应按国家现行有关标准进行试验。其抗拉强 度、伸长率、屈服强度和化学成分必须有合格证和检验证书

和连接器》GB/T14370和现行行业标准《建筑工程用索》JG/T 330的规定,并按现行行业标准《预应力筋用锚具、具和连接器 应用技术规程》JGJ85和设计要求进行施工、验收

3.3.5夹具及连接件应能有效地传递膜面与索中的应力:

避免应力集中现象。对采用铝合金、不锈钢材料和镀锌钢材 件,其材料的选用与设计应符合国家现行有关标准的规定。 3.3.6钢结构与膜面的连接部件应采用不锈钢、铝合金或

3.3.6钢结构与膜面的连接部件应采用不锈钢、铝合金或镀锌 钢材制作。

角螺栓》GB1228规定的性能等级8.8s、9.8s或10.9s。 3.3.8膜结构中所用的拉杆、拉索、锚具、节点及夹具应按国家 现行有关标准及设计要求进行防腐处理

角螺栓》GB1228规定的性能等级8.8s、9.8s或10.9s。

3.4.1膜结构中支承结构的取材应符合国家和本市现行有关标 准的规定。

结构的防腐、防火处理方法

.1.S 快日不 始形态设、何效应力析、裁剪 设计、连接和配件设计、支承结构设计,且应在考虑施工过程的基 础上进行一体化的设计。

4.1.6膜面的最大主应力应大于零,且不应大于膜材的强度设

计值;在永久荷载作用下,膜面任何点的最小主应力不应小于维 持其初始平衡形状的应力值;在其他荷载参与的组合作用下,膜 面单元的最小主应力为零的区域不应大于该单元面积的10%,且 不应导致结构失效或连续性倒塌

4.1.8膜结构设计应考虑膜材破坏时,支承结构仍能保持

的强度、刚度及稳定性

4.2.1膜结构设计时,应考虑结构自重、预张力、内压、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。膜结构的荷载除本标准有规定之外,应按现行国家标 准《建筑结构荷载规范》GB50009的规定采用

形等作用。膜结构的荷载除本标准有规定之外,应按现行国家标 准《建筑结构荷载规范》GB50009的规定采用。 4.2.2膜结构设计应按承载能力极限状态和正常使用极限状态 分别进行荷载组合,并取各自的最不利效应进行设计。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;必要时,应考 虑荷载的偶然组合

分别进行荷载组合,并取各自的最不利效应进行设计。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;必要时,应考 虑荷载的偶然组合

4.2.3荷载组合及荷载分项系数应根据现行国家标准《建筑结

沟可靠性设计统一标准》GB50068和《建筑结构荷载规范》GB 50009确定。其中,索膜预张力、充气膜结构内压的分项系数应取 1.0。

4.2.4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,应通过试验或 专项研究确定风荷载体型系数及风振系数

4.2.4膜结构设计时,风荷载可按现行国家标准《建筑结构

4.2.5膜结构设计时,雪荷载可按现行国家标准《建筑结构

规范》GB50009的规定确定,并应考虑雪荷载不均匀分布及局部 积雪累加对结构的影响。当超出规定范围时,应通过试验或专项 研究确定雪荷载体型系数及雪载分布

4.2.6膜结构建筑外形采用双曲面时,宜根据曲面形状、曲率变

4.2.7膜结构的膜面活荷载标准值可取0.3kN/m²

4.3.1膜结构的建筑外形除应满足建筑和规划要求夕

过膜结构初始形态设计来确定

烧等级的建筑膜材,并根据现行国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016与《建筑内部装修设计防火规范》GB50222设置相应的防 火措施;封闭式膜结构的膜材等级应通过专门的研究确定

4.3.3气承式膜结构、气肋式膜结构的防火措施应通过专门的 研究确定。

4.3.4刚性支承膜结构的承重体系应根据国家现行标准进 火和防火措施设计

膜面排水顺畅不积水。在雪荷载较大的地区,应采用较大的膜面 坡度和防积雪措施

4.3.6膜结构应根据建筑物的防水要求进行节点防水的构

4.3.7膜片连接处应保持高度水密性,应进行抗剥离测试

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国 家标准《民用建筑设计统一标准》GB50352和《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 防结露和冷凝水排除措施

4.3.9当有声学要求时,膜结构建筑设计应符合现行国家标准

符合现行国家标准《建筑采光设计标准》GB/T50033和《建筑照 明设计标准》GB50034的有关规定。采光设计中,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。热源照明灯具与膜面的距离不宜小于1.0m。

常使用极限状态设计最不利工况下膜面变形值的2倍。 4.3.12对于气承式膜结构,除应满足本节上述各条的要求外, 尚应符合下列规定: 1根据内部使用空间需要合理确定膜顶的高度,落地气承 式膜结构矢跨比不宜小于1/3,也不宜大于2/3;无雪荷载或具有 除雪或融雪设施的屋盖气承式膜结构,跨比可取1/6至1/3 之间。 2应急出口的设置应满足国家现行建筑设计标准,且平面 布置时应至少设置2个应急出口,其宽度不应小于90cm。 3在所有的门上均应设置内外可视的观察窗。 4气承式膜结构风机应具有足够的送风量和风口压力,保 证气承式膜结构从充气开始到最小工作内压所需时间不宜大于 2h,并应保证需要时室内能达到最大工作内压。 5气承式膜结构的供气设备应具有空气过滤功能。 6气承式膜结构应具有备用充气设备,包括风机、控制系统 以及发电机,保证其中1台设备出现故障或突发停电时具有保持 气承式膜结构稳定的充气能力。控制系统应采用互锁方式,保证 正常使用设备出现故障后可以自动启动备用设备或发电机。充 气设备宜具备实时故障报警监测功能 7气承式膜结构用于游泳池项目时,应设置灾害天气下的 防塌落设施。 8气承式膜结构应根据新风量的需求及漏风量确定补风 量,并应设置可根据室内气压自动调节的排风阀,以保障室内气 压的稳定。 4.3.13对于气枕式膜结构,除应满足本节上述各条的要求外, 尚应符合下列规定: 1边界夹角不宜小于30°。 2气枕的矢跨比不宜小于5%,也不宜大于15%。 3气枕式膜结构机应具有足够的送风量和风口压力,保

证需要时气枕内能达到最大工作内压。 4气枕式膜结构的供气设备应具有空气过滤和干燥功能 5每台风机应配备2台具有互为备用的风扇;必要时,应配 置备用风机及发电机。 6气枕式膜结构应根据换气量、漏气量确定补气量,供气设 备的干燥装置应满足补气量的要求

5.1.2膜结构中膜面的荷载效应分析应采用非线性理论。对于 织物类膜材,应考虑其正交异性特征。各种荷载组合下产生的膜 面任何点的最大主应力应满足下述条件:

在永久荷载作用下,膜面任何点的最小主应力应满足下述 条件:

Omin≥p Fmin Pp

注:各类荷载组合中,对于张力膜结构,应将预张力参与组合;对于各类充气膜结构,应 将工作内压参与荷载组合

5.1.3膜结构在设计时应按照初始平衡状态时膜结构的形状进

5.1.3膜结构在设计时应按照初始平衡状态时膜结构的形状进 行裁剪设计,裁剪设计结果应尽量使膜片所拼接成的膜面接近膜 结构的初始平衡状态曲面,并应考虑膜结构自重的影响

行裁剪设计,裁剪设计结果应尽量使膜片所拼接成的膜面接近膜 结构的初始平衡状态曲面,并应考虑膜结构自重的影响。 5.1.4设计膜结构时,应考虑支承结构对膜结构的影响。 5.1.5支承结构和基础应采用膜结构非线性荷载组合计算得到 的反力进行设计。

5.1.4设计膜结构时,应考虑支承结构对膜结构的影响。

5.1.5支承结构和基础应采用膜结构非线性荷载组合计算得到 的反力进行设计。

5.2.1膜结构按支承条件分类为:柔性支承结构体系、刚性支承 结构体系、混合支承结构体系、充气式膜结构体系,结构示意如图 5.2.1 所示,

5.2.2典型柔性支承膜结构体系由膜面、边索、脊索、谷索、支

图5.2.1膜结构体系分类示意图

图5.2.2柔性支承膜结构体系示意图

5.3.1膜结构的初始形态设计是指寻找平衡的膜面几

5.3.1膜结构的初始形态设计是指寻找平衡的膜面儿何形状及 其对应的预应力分布。应满足边界条件、抵抗外荷载作用、建筑 造型和使用功能的要求;对于充气式膜结构,尚应考虑正常工作 气压的影响。

5.3.2初始形态设计中,可将膜与刚性支承结构的连接作为固 定边界,但应考虑可动张拉点处的杆件或拉索与膜面的相互 作用。

5.3.2初始形态设计中,可将膜与刚性支承结构的连接作

5.4.1膜结构的荷载效应分析应在初始形态设计所得到的外形 与初始应力分布的基础上进行,考虑可能的各种荷载组合。当计 算结果不能满足要求时,应重新进行初始形态设计。

5.4.2对于柔性支承结构体系,应考虑索杆系统和膜面的协同 工作。 5.4.3 对于混合支承结构体系,应根据具体情况决定结构计算 模型。 5.4.4 对于充气式膜结构体系,应根据荷载类型采用不同的工 作内压

5.4.5膜结构的荷载效应分析可采用基于连续化和离散化的丑

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。对刚性支承式膜结构,风振系数可取1.2~ 1.5;对柔性支承式膜结构,风振系数可取1.5~1.8;对充气膜结 构,风振系数可取1.2~1.5;对于风荷载影响较大或重要的膜结 构,应通过专门研究确定风荷载的动力效应

行非线性分析;在短期荷载效应组合下,气承式膜结构应按内压 不变和内压变化两种工况进行非线性分析,气枕式和气肋式膜结 构应按内压变化进行非线性分析

5.5.1膜结构的裁剪设计是指在初始平衡空间曲面上并考虑结

5.5.1膜结构的裁剪设计是指在初始平衡空间曲面上并考虑结 构自重影响确定膜面的裁剪线,将空间曲面划分为膜片并将其展 开为平面形状

5.5.2膜结构的裁剪线确定可采用平面相交法和测地线法

5.5.3膜结构膜片的展开计算可采用网络线长度方差最小

或网格面积方差最小原则

或网格面积方差最小原则。

5.5.4膜结构在裁剪设计中必须考虑预张拉应力的影响,根据

5.5.4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。 5.5.5 膜片设计时应预留搭接宽度,膜片的边界应进行光滑 处理。 5.5.6裁剪缝的设计宜考虑建筑美观性和膜材的利用率。 5.5.7 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

5.5.8膜片与膜片之间的拼接宜采用经向拼接、纬向

拼接三种方法,不应采用经向与纬向拼接,拼接缝两侧膜材纱线 方向相差不宜超过15

6.1.1膜结构的连接节点包括膜片与膜片连接节点和膜面与支 承结构连接节点。按照支承体系的不同,可分为膜面与柔性支承 结构连接节点和膜面与刚性支承结构连接节点。按照所处部位 不同,可分为中间节点和边界节点

6.1.2膜结构的连接构造设计应考虑结构的形状、荷载、制作

安装等条件,使结构安全、可靠,确保力的传递,并能适应可能发 生的位移和转动,以及使用过程中膜面更换的可行性

安装等条件,使结构安全、可靠FZ/T 50018-2013 蛋白粘胶纤维蛋白质含量试验方法,确保力的传递,并能适应可

与实际构造相一致。节点设计和验算时,应考虑计算时的各种简 化的影响

6.1.4节点设计时,宜考虑施加预张力的方式、支承结构安装充 许偏差、膜材徐变的影响,以及进行二次张拉的可能性等因素。 6.1.5膜面与支承结构连接节点必须具有足够的强度和刚度

不得先于连接的构件和膜面而破坏,也不应产生影响受力性能的 变形。

织物磨损、撕裂。连接处的金属构件应有防腐措施。连接构造应 充分考虑膜材徐变的影响

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按现行行业标准《索结构技术规程》JGJ257和现行上海市工程建 设规范《建筑索结构技术标准》DG/TI08一019的规定选用

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