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膜结构工程结构设计注意事项

来源:膜结构施工     作者:膜结构公司    添加时间:2015/7/10 19:15:05
1、国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068修订后对结构重要性系数X做了两点改变:(1)X不仅考虑结构的安全等级,而且考虑了结构的设计使用年限;(2)将原标准X取值中的“等于”改为“不应小于”,使不同投资者对结构安全度设计有更多的选择余地。对于一般工业与民用建筑膜结构,其安全等级多为二级,其设计使用年限多为50年,因此其结构重要性系数不应小于1.0;对于设计使用年限为15~25年的易于更换膜材的膜结构,其结构重要性系数可适当降低,取为不小于0.95;对于设计使用年限为5年的临时性的膜结构,其结构重要系数可取不小于0.9.应该指出,膜结构下部的钢或钢筋混凝土承重结构,其设计使用年限仍可采用50年,当膜结构达到设计使用年限时,可以更换膜材,从而达到与下部结构同样的设计使用年限。
2、本条系根据现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009的规定,对于承载能力极限状态和正常使用极限状态,分别根据不同的设计要求采用不同的荷载组合。结合膜结构的具体情况,按承载能力极限状态设计时,只考虑荷载效应的基本组合,采用荷载设计值和强度设计值进行计算,不考虑偶然组合;按正常使用极限状态设计时,只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,不考虑其他组合。
3、本条列出了作用在膜结构上的各种荷载,其中温度变化、支座不均匀沉降和施工荷载可根据工程具体情况予以考虑,地震作用在本规程第5.1.5条中规律可不考虑。施工荷载可根据工程安装的特点确定,有时不仅要考虑均布荷载,还有考虑安装或检修时的集中荷载。
4、目前,我国的膜结构设计都参照国外的设计规范进行,荷载组合采用长期与短期两种情况(日本规范称为持久与临时荷载),并分别规定了不同的安全系数。由于膜结构受力具有较强的几何非线性,其各项荷载效应不能进行线性组合,因此本条规定采用两种组合类别,其中,第一类组合相当于长期(持久)荷载组合,第二类组合相当于短期(临时)荷载组合,并以抗力分项系数进行调节。
5、风荷载是膜结构的主要荷载。由于膜结构的体型较复杂,而《建筑结构荷载规范》GB50009所提供的建筑体型有限,所以膜结构的风荷载体型系数一般需要通过风洞试验来确定。当所设计的膜结构为园林景观小品或临时性建筑时,可参考以往的工程经验确定风荷载体型系数。
6、作为屋面的膜结构多为负高斯曲率曲面,结构上所受的雪荷载一般为非均匀分布,因此应根据不同的曲面形状、曲率变化调整雪荷载分布系数的取值。
7、膜结构设计中,除了保证结构体系的整体稳定外,还应保证在局部膜片破坏或局部索推出工作时不致引起结构整体失效。由于膜材在拉力作用下存在松弛、徐变等问题,张拉式膜结构在正常使用1~2年后需要进行第二次张拉,结构设计时应考虑两次张拉对结构整体的影响。
由于材料自身存在老化问题,各类膜材均有一定的使用年限。对于永久性建筑,当膜材达到使用年限或部分膜片在使用期间出现破损时,需要进行更换,这一点在结构整体设计时宜予以考虑。
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