膜结构设计规范

1、膜结构设计规范I、 膜结构之类别膜结构之造型类别可分为以下四类：1 .骨架式膜结构：此类膜结构是固定在精致钢材、空间桁架或其他坚固的构架上，称之为骨架式膜结构。2 .张力式膜结构：仅利用简单的支撑系统及膜素材自身的张力特性，构成此类膜结构。3 .气充式膜结构：充气在由膜结构所构成之封闭区间内，随着气压升高所产生之力量，可使膜结构支撑在所须之位置，并提供膜结构所须之张力及对抗载重和外力。4 .开启式膜结构：在张力式膜结构和气充式膜结构中，被允许局部或全部是可开启的，此类为可开启式膜结构。II、 材质1 .膜素材材质可分为三大类：(1) 类型A:此材质是指以玻璃纤维为其素材，而表面处理为PTFE,

2、且其品质之要求如下：、2a.玻璃纤维之单位重重应大于150g/m。b.表面处理的材质单位重量应介于400g/m2与1100g/m2之间。c.膜素材之厚度应高于0.5mm。(2) 类型B:此材质是指以玻璃纤维为其素材，而表面处理为PVC,且其品质之要求如下：2a.玻璃纤维之单位重重应大于150g/m。b.表面处理的材质单位重量应介于400g/m2与1100g/m2之间。c.膜素材之厚度应高于0.5mm。d.膜素材应提供防火之处理。(3) 类型C:此材质是指以聚脂树脂、人造纤维等或其他类似之材质为其素材，而表面处理为PVC或其他类似之原料，且其品质之要求如下：a.玻璃纤维单位重量应大于100g/m

3、2。b.表面处理的材质单位重量应介于400g/m2与1100g/m2之间。c.膜素材之厚度应高于0.5mm。d.膜素材应通过JISA1322之自然试验第二级。2 .膜素材之张力应满足下列六项条件：(1) 其张力应大于20kg/cm,在经向(warp)和纬向(weft)的张力差应低于20%。(2) 张力强度之测试应遵照JISL1096的标准，且特别著重于长条测试，且膜测试之样本应超过5件，取其张力测试之平均值。(3) 在张力测试时，其伸长量(破坏实验)应低于35%。(4) 在撕力测试时，其测试宽度为10mm,其撕力大小应高于10kg以及张力之大小之15%。(5) 若以张力测试值来订定撕力之大小，

4、应满足JISL1096的标准。(6) 除了上述的测试，膜尚需考虑其耐久性、对气候之稳定性、防水性等，膜素材应提供充分的条件以符合设计之所需。3 .当膜素材需要被接合时，接合处应满足以下三项之规定：(1) 在接合处之强度要求：若接合方式为缝合时，其缝合后之张力强度应高于原素材之70%;若为其他接合方式时，其接合后之张力强度应高于原素材之80%。(2) 若接合处处于60c之常温之下，其张力强度应高于原素材之60%。(3) 接合处之张力强度测试应满足上述第2项中之(2)。4 .膜素材之张力实验应由实验超过3个样本所得之平均值所得。5 .若以膜结构为建筑结构为主要部分者，需再满足下列规定：(1) 钢索

5、其品质要求，应高于以下之标准：JISG3525,亦可依JISG3502、JISG3506、JISG4309之规定，所至之结构钢索其折损载重应与张力强度Fc相关。(2) 合成纤维索其品质要求应高于以下之规定：JISL2703、JISL2704、JISL2705、JISL2706、JISL2707,且张力强度应为F1。(3) 不锈钢索应使用SUS304或高于JISG4309规定之品质，其承受力之大小应满足JISZ2241之规定且应力测试点之伸长量允许值约为0.2%。(4) 开启式的膜结构上所使用的钢及其装置，其品质要求应高于以下之规定：JISG4051、JISG4102JISG4103、JISG4

6、104、JISG4105、JISG4106JISG3201、JISG5101、JISG5501、JISG1101之规定，且应满足所对应之单位允许应力。III、结构设计和一般性的结构1 .若膜素材为主要的结构时，不论在何时(除了在修复检查或其他不可避免的情况时)，膜素材应维持其应有张力。2 .若张力大小不如预期时，应作适当的测试与调整以避免结构体损坏。3 .膜的形状应考虑到雨雪的加速滑动。4 .骨架式和张力式的膜结构在建构时，应注意：(1) 当膜素材断裂时，其支撑点不至于倾倒。(2) 当膜结构安装好时，不论是部分或是整体开启时，开启的部分不会倾倒。5 .充气式的膜结构应维持自身应有的气压，在检视

7、和修复时，需考量没有危险的情况下，才允许失去其气压。6 .可开启式的膜结构应满足下列条件：(1) 应注意在开启的过程中是否有危险之虞。(2) 在开启的状态下，是否会因风力、雨水而导致结构体的损毁。(3) 开启的设备满足结构上的安全性。7 .当膜素材利用其他配件，如钢索(Cable)来补强时，膜表面所之张力应平顺地转移至其他结构体上。8 .基座应在混凝土的结构上加以补强。9 .在膜素材和其他物质地交接面时，可以预期该处之应力值会较大，因此，应提供适当的补强，以避免膜的损坏。10 .在接点处，应力应平稳地兹膜材质传送至另一物质，应加以考量必须补强及预防突然而来之力量导致破坏。11 .膜结构的其他配

8、件亦应满足结构安全性之考量，并配合实际膜结构之所须。IV、结构计算(1) 结构主要的结构计算：(1) 考虑膜素材在膜结构上所承受之力量大小之结构计算，应满足下列规定：a.膜结构在膜承受载重时的切面所受应力之影响须加以计算。b.不论是持续性或是间歇性的载重所产生之单位应力，作用在膜结构的切面，应由下表加以计算而得。结构类别应力类别天候因素一般情况雪量很大之地区骨架式、张力式的膜结构持续性载重一般情况G+P+TiG+P+TiG+P+S+Ti间歇性载重卡G+P+S+TiG+P+TiG+P+S+Ti暴风雨G+P+W+TiG+P+W+TiG+P+W+S+Ti地震G+P+W+TiG+P+W+TiG+P+W

9、+S+Ti气充式膜结构持续性载重一般情况G+P+PiG+P+PiG+P+S+Pi间歇性载重卡G+P+S+PiG+P+PiG+P+S+Pi暴风雨G+P+W+PiG+P+W+PiG+P+S+W+Pi地震G+P+K+PiG+P+W+PiG+P+S+W+Pi其中G=静载重所产生之应力P=活载重所产生之应力$=来自雪压所产生之应力W=来自风压之所产生之应力K=来自地震之所产生之应力Ti=初始之张力值之应力Pi=内部压力所产生之应力由上式所计算之值，不应超过所计算出之允许单位应力值。(2) 重和外力(3) 应考量的载重和外力有下列七项：a.静载重：Gb.活载重：Pc.雪载重：Sd.风压：We.地震：Kf.

10、初始压力：Ti-适用在骨架式和张力式膜结构g.内部压力：Pi适用在气充式膜结构(4) 除了上述规定由水压、振动外力之撞击，亦应加以考量，且应符合实际情况。(5) 自载重和活载重的计算须考虑实际情况。1(6) 当静载重之值小于或等于雪载重1时，则考虑之雪载重应将实际之雪载重乘上1.13倍。(7) 尽管上式将雪载重做了规定，但可开启式膜结构之雪载重，仍需考虑在开启时、闭合时、或开启闭合执行中之真实状态，加以考虑。(8) 风压需如规范所求。(9) 尽管上式将风压做了规定，但可开启式膜结构之风压，仍需考虑在开启时、闭合时、或开启闭合执行中之真实状态，加以考虑。(10) 地震需如规范所求，但可开启式膜结

11、构之地震力，可不需有额外之考虑。(11) 而气充式的膜结构其内部压又应由下列所规定：一般情况：高于20KG/m雪季：大于(S+20)KG/m强风：和一般情况时相同。暴风雨：和下表所述之值相等和大于。地震：和一般情况时相同。H/W内部压力kg/mH/W内部压力kg/m球体0.75=q圆柱状(b)0.75全0.8q0.5全0.7q0.5全0.6qMaxX0.375全0.6qMaxx0.375叁0.5q其中H为建筑物的高度(m)而W为建筑物的最大的宽度Q为速压(Velocitypressure)3 .可允许之单位应力可允许之单位应力应如下之规定(1) 单位应力值如下表:持续性载重所产生之可允许单位应

12、力间歇性载重所产生载重所产生之可允许单位应力Fm/8其值为前者之二倍此表中Fm表示膜素材之张力强度；而在膜之接合处，若是以螺栓接合，其值应乘上0.9。(2) 在上述中，在接合处的弓力强度Fm=0.9XnxFm取得，其中Fm表示膜素材之张力强度，n为使用膜素材之总层数。(3) 而在膜素材之固定端之允许单位张力大小应如下所规定：持续性载重所产生之可允许单位应力间歇性载重所产生载重所产生之可允许单位应力FT/6FT/3(4)而在不锈钢索和钢索之可允许单位张力大小应如下所规定:材质持续性间歇性1金属索固定端Fc/3Fc/2.2可移动端结构使用Fc/4.5Fc/3移动使用-Fc/52合成纤维绳索Fr/6Fr/43不锈钢索Fsw/1.88Fsw/1.25而其中Fc：为金属索之张力强度。Fr：为合成纤维绳索之张力强度。Fsw：为不锈钢之标准力量。(5)在可开启式膜结构之钢配件部分应如下表所规定:应力之种类持续性间歇性张力Fs/1.5Fs/1.15压力Fs/1.72Fs/1.35甯曲张力Fs/