CECS158-2015 标准规范下载简介

CECS158-2015 膜结构技术规程

荷载规范》GB500092012第3.1.1条，

音响、管槽线、内衬膜、隔热层、自动喷淋、监测控制管线和设备等 自重。 膜结构的施工检修荷载不仅要考虑均布荷载，还需考虑集中 荷载的影响，集中荷载的大小和作用位置，应根据安装方式和结构 形状确定。 内气压是充气膜结构所特有的参数，它既是一个结构内部抗 力特性参数，又是一种长期载荷。保持合适内气压值可保证结构 合理刚度、形态稳定和材料强度，在各种设计载荷下，膜面不出现 过大变形、振动、褶皱、局部低沉回陷等。

自重。 膜结构的施工检修荷载不仅要考虑均布荷载，还需考虑集中 荷载的影响，集中荷载的大小和作用位置GB 51302-2018 架空绝缘配电线路设计标准，应根据安装方式和结构 形状确定。 内气压是充气膜结构所特有的参数，它既是一个结构内部抗 力特性参数，又是一种长期载荷。保持合适内气压值可保证结构 合理刚度、形态稳定和材料强度，在各种设计载荷下，膜面不出现 过大变形、振动、褶皱、局部低沉凹陷等。 3.3.5由于膜结构受力具有较强的几何非线性，其各项荷载不能 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。 对于空气支承式膜结构，应分别按正常工作内压和最大工作 内压两种情况，按条文表3.3.5的荷载效应组合进行计算。 3.3.6风荷载是膜结构的主要荷载。由于膜结构的体型较复杂， 而现行国家标准《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都需要通过风洞试验 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 参考以往的工程确定风荷载体型系数。本规程附录A列出的风 荷载体型系数系根据哈尔滨工业大学所做的风洞试验结果以及参 考有关国内外资料汇编而成。 3.3.7由于作为屋面结构的膜结构，其曲面多为负高斯曲率曲 面，结构上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的分布。 本条还强调消除或减小雪荷载的除雪措施，通常可采用的除 雪方法有：融雪法、除雪法或两者结合。 融雪法是通过引人适当热量，加速膜表面雪的融化，不致在屋 面形成大量积雪。融雪系统设计需要进行合理准确的热功计算：

3.3.5由于膜结构受力具有较强的儿何非线性，其各项荷载不能 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 战组合，并以抗力分项系数进行调节。 对于空气支承式膜结构，应分别按正常工作内压和最大工作 内压两种情况，按条文表3.3.5的荷载效应组合进行计算，

载组合，并以抗力分项系数进行调节。 对手空气支承式膜结构，应分别按正常工作内压和最大工作 内压两种情况，按条文表3.3.5的荷载效应组合进行计算。 3.3.6风荷载是膜结构的主要荷载。由于膜结构的体型较复杂， 而现行国家标准《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都需要通过风洞试验 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 参考以往的工程确定风荷载体型系数。本规程附录A列出的风 荷载体型系数系根据哈尔滨工业大学所做的风洞试验结果以及参 考有关国内外资料汇编而成。 3.3.7由于作为屋面结构的膜结构，其曲面多为负高斯曲率曲

3.3.6风荷载是膜结构的主要荷载。由于膜结构的体型较复

3.3.7由于作为屋面结构的膜结构，其曲面多为负高斯曲

本条还强调消除或减小雪荷载的除雪措施，通常可采用 雪方法有：融雪法、除雪法或两者结合。 融雪法是通过引人适当热量，加速膜表面雪的融化，不致 面形成大量积雪。融雪系统设计需要进行合理准确的热功计

考虑建筑容积、屋面表面积、膜导热性、空气对流、充气渗气等热损 耗，散热元件功率、效率等。另外，在结构分析时应考虑最大可能 积雪和飘积率，以此作为设计雪载荷。 除雪法是采用合适的除雪措施，及时消除屋面积雪。可采用 的除雪措施有：高压喷水（可以为温水，同时起到融雪作用）、振动 （振动膜面，使雪滑落）、绳索推刮（由索将膜面积雪刮落）。除雪法 适用于中小型工程。 上人除雪不能作为一般除雪方法，但在特殊情况下或局部可 采用。

3.3.8膜结构设计中，除了保证结构体系的整体稳定外，还应保

证在局部膜片破坏环或局部索退出工作时不应引起结构整体失效。 由于膜材在拉应力作用下存在松弛、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，结构设计时应考虑二 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，需要更换膜材，这一点在结构整体设计时宜予以考虑。 3.3.9膜结构设计时，可考虑采用下列方法施加预张力：在边缘 直接张紧膜面）图1（a）；拉紧周围边索L图1（b）；拉紧稳定索

3.3.9膜结构设计时，可考虑采用下列方法施加预张力：在边缘 直接张紧膜面广图1（a）；拉紧周围边索广图1（b）；拉紧稳定索 图1（c）；顶升中间支柱L图1（d）等。

图1膜面施加预张力的方法

不同膜材的耐久性、自洁性、透光性、热融合性、柔韧性有较大 别，可根据膜材生产企业提供的资料选用，也可按现行行业标准 膜结构用涂层织物》FZ/T64014的规定进行检验

差别，可根据膜材生产企业提供的资料选用，也可按现行行业标准 《膜结构用涂层织物》FZ/T64014的规定进行检验。 4.1.3涂层织物膜材承载力主要取决于基布纤维的粗细和纱线 根数，工程中习惯以厚度和重量的不同加以区分。由于对膜材的 强度尚无条件进行科学的统计，本条仍采用原规程对膜材的归类， 即将G类和P类膜材分别划分为六个不同强度级别，将强度单位 规范为N/5cm，并赋予简单代号。在选择膜材料时应以强度指标 为主，材料厚度、克重作为参考指标，综合考虑自洁性、耐久性、经 纬向弹性模量差异、透光性等其他物理指标采用。 考感工程中6um玻璃纤维基材的G类膜材仍有应用，此次修 订保留了6um玻璃纤维丝，由于其柔性较差，在膜材加工、运输、 安装过程中发生不可避免的折叠时，会出现较多的玻璃纤维丝断 裂现象，导致膜材有效强度的降低，因此，对于大型或复杂膜结构 不应采用6um玻璃纤维基材的PTFE膜材。 膜材生产企业通常用破断强度现行行业标准（《膜结构用涂层 织物》FZ/T64014称为断裂强力）表示膜材的极限承载力，应该是 经过统计而得出的保证率为95%的标准强度值。本规程将其表 述为极限抗拉强度标准值，为的是与各种结构设计规范保持一致。 对于强度保证率不确定的膜材，其极限抗拉强度标准值应根据现 行行业标准《膜结构用涂层织物》FZ/T64014试验所得出的断裂 强力确定，并按测试值减小5%使用。 4.1.4通过对两个生产厂家、5种厚度（80μm、100μm、200μm、 250um、300μm）、总计300根试样的单轴拉伸试验，得到室温条件 下保证率为95%时的第一屈服强度、第二屈服强度以及极限抗拉 强度标准值。单向拉伸试验表明，ETFE膜材长度方向与宽度方 向的拉伸性能基本相同 模材按各向同性材料

250um、300um）、总计300根试样的单轴拉伸试验，得到室温条件 下保证率为95%时的第一屈服强度、第二屈服强度以及极限抗拉 强度标准值。单向拉伸试验表明，ETFE膜材长度方向与宽度方 向的拉伸性能基本相同，设计中可将ETFE膜材按各向同性材料 处理。不同厚度的材料强度差异不大，无须再细分级别，设计中可 根据结构承载力要求选用不同厚度膜材或膜材层数

研究表明，E类膜材单向拉伸应力应变曲线经历了两个比较 明显的刚性转折点（图2中B点和C点），分别定义两个转折点为 E类膜材的第一屈服点和第二屈服点。第一屈服点B之前应力应 变呈近似直线关系，可以认为材料处于弹性状态。经过B点后， 应力应变曲线仍保持近似直线，但直线的斜率迅速减小，可以认为 材料发生屈服。当应力超过第二屈服点C后，材料迅速被拉长： 随着应变的大幅度增加，逐渐出现应力强化并最终断裂。试验统 计结果还表明，第一及第二屈服强度数据标准差较小，屈服强度是 描述E类膜材强度值的可靠指标。

图2E类膜材单轴拉伸曲线

高温环境下E类膜材强度将出现较为明显的下降。试验表 明，当温度从20℃升高到40℃时，E类膜材的屈服强度与破断强 度将下降约20%。由于膜结构强度主要受风荷载控制，暴风时气 温一般不会达到40℃，因此仍可按室温时的强度值进行设计。当 ETFE膜结构经历持续40℃以上高温时，需进行膜材强度试验并 在设计中对强度值进行折减。本规程附录B规定了试验确定E 类膜材第一及第二屈服点的方法

4.1.5涂层织物膜材是正交异性的粘弹性体，具有明显

表1涂层织物膜材的弹性模量

4.1.6由于E类膜材可以认为是各向同性材料，本条给出了经 向单轴拉伸试验统计确定的E类膜材弹性模量和泊松比。 E类膜材单轴循环拉伸试验表明，当应力小于第一屈服强度 时循环拉伸不会发生残余应变，而当应力大于第一屈服强度时，循 环拉伸将会使材料发生残余应变。300条E类膜材试样单轴拉伸 试验得到的第一屈服强度均值为18.4MPa；另一方面，按本规程 第5.3.6条规定的E类膜材设计强度值按结构形式及荷载组合

4.1.7抗撕裂强度、抗剥离强度是反映织物类膜材质量

标，因此本次修订新增此条，并参照现行行业标准《膜结构用涂层 织物》FZ/T64014的规定给出了不宜采用的下限值，条文中乘以 1cm”仅是为了从极限抗拉强度标准值的单位N/5cm转换为抗携 裂强度通常用单位N

4.2.32012年我国颁布了行业标准《索结构技术规程》JGJ257， 因此本次修订中，膜结构用拉索的抗拉力设计值采用了与现行行 业标准《索结构技术规程》JGJ257一致的规定

5.1.1膜结构的初始形态确定、荷载效应分析、裁剪设计是相互 影响、相互制约的过程，需要反复调整。同时还要考虑施工过程的 买现，如施工工艺、初始预张力等问题。 初始形态分析主要是确定满足一定初始应力分布的膜结构在 自平衡状态下的儿何形状。荷载效应分析主要是计算在荷载作用 下满足静力平衡条件的结构内力和位移。裁剪分析主要是将空间 摸曲面适当部分并展开为平面，计算确定预张力影响下膜材的裁 剪下料图。

的主要有三种：非线性有限元法、动力松弛法和力密度法 非线性有限元法是将膜结构进行有限元离散，采用大位移小 应变的几何非线性有限元方法对膜结构进行分析，得到结构的位 移和内力。基本计算公式如下：

((KL+[KNL)(Au) = (P)(F)

式中：LK一 线性刚度矩阵； [KNL］一非线性刚度矩阵； 《P荷载列向量； (F)一等效结点力向量。 动力松弛法是将膜结构离散为结点和结点间的连接单元，通 过对各结点施加激振力使之产生振动，然后逐步跟踪各点的振动 过程直至最终求得结构平衡状态。基本计算公式如下：

Vt+△t/2 △t 一 Rt ij M

式中.[D] 由杆件力密度组成的对称矩阵； X) 结点坐标列向量； [P 荷载列向量。

[DI(X)= (P)

十时宜考虑膜与支承结构协同工作。对于骨架支承式膜结构，由 支承结构均为刚性体系（如钢桁架、拱或网架等），变形较小，计 章时可将膜与刚性骨架连接处近似视为固定支承边界。对于其他 彩式膜结构，计算时应将膜与支承体系一起进行整体分析

5.1.6空气支承式膜结构是通过保持内部气压来维持结构

荷载一起参与组合。内压是结构设计中的一个可变参数，可以根 据外荷载的情况加压或减压，以调整结构的刚度和强度。 最大工作内压是指当结构处于不利的外界环境时，为防止结 构出现过大变形，如由于积水（雪）造成膜的凹陷、大风天气引起的 膜体摆动等，由设计人员为操作人员确定的可以使用的最大内压。 确定最大工作内压应考虑材料的设计强度、人员或设备出人口的 强度、风机的选型、外界荷载类型等多种影响因素。 最小工作内压是指在正常气候和使用条件下，保持结构稳定 所需的最小压力值。当恒荷载被分散到一定的影响区域时，最小 工作内压应超过单位面积上恒荷载的最大值。 正常工作内压是由设计人员确定的一个压力范围。在正常工 作内压下，结构在常遇荷载作用下能够保持稳定。正常工作压力 应根据使用情况和进出情况，在最小工作内压至最大工作内压之 间变化。在公共聚会场所，为保证环境的舒适度，应适当减小出人 口处的风速和作用在门上的压力，工作内压不宜超过300Pa；对主 要用于仓储的场所，当车辆进出时工作内压值可以取天一些，以保 证结构的稳定性。工作内压要以在当时外荷载下保证结构的正常 使用为原则来确定

5.2.1在膜结构初始平衡曲面内预张力是自相平衡的。膜结构 的平衡曲面可分为两类：等应力曲面和非等应力曲面。等应力曲 面是指膜面内预张力均匀分布，此时膜面面积最小（即最小曲面）。 非等应力曲面是指膜面内预张力不均匀分布但自相平衡。膜结构 初始形态分析宜首先寻找应力均匀的最小曲面，在最小曲面不存 在的情况下再寻找应力不均匀的平衡曲面。

5.2.2膜结构的形态分析实际上是确定结构中预张力大小

布的过程。预张力值的设定应保证膜材在正常使用状态下不会因 温度、徐变和荷载作用等而发生松弛，并应保证膜材在极端气候条

件下最大应力小于设计应力，同时应考虑结构张拉的实现和安装 方便。

方便。 5.2.3本条给出的初始预张力最小值，是参考国内外膜材应力 应变试验结果和工程经验提出的

5.3.1当膜结构在荷载作用下产生较大应力或变形时，应返回礼 始形态确定阶段对膜结构进行调整。通常可调整初始预张力大小 和分布、调整结构外形或增加加强索数量等

始形态确定阶段对膜结构进行调整。通常可调整初始预张力大力 和分布、调整结构外形或增加加强索数量等。 5.3.2膜结构自重较小，属风敏感结构，在风荷载作用下易产生 较大的变形和振动。对于该问题国内外已开展了一定的研究工 作，但是由于膜结构形态各异，很难用统一的风载体型系数和风振 系数来描述。对于形状复杂、跨度较天或重要的建筑物，必须进行 风洞试验和风振分析，以确定风荷载动力影响。对于较常用的骨 架支承膜结构和整体张拉式膜结构，本规程在总结国内现有研究 成果的基础上给出了风载体型系数和风振系数的参考值，便于工 程设计应用。 5.3.3国外膜结构设计大多采用单一安全系数设计方法。设计 主达光

5.3.3国外膜结构设计大多采用单一安全系数设计方法。设计 表达式为：

K(SGk + Sok)≤ Rk

规程根据现行国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068的要求给出的膜材强度标准值比过去采用的强度平均值降 低约15%。因此，如果把式（6）中的Rk理解为结构抗力的标准 直，则式中的安全系数K也应做相应调整：短期荷载下取3.5，长 期荷载下取7。这基本上相当于本规程第3.3.5条所规定的第二 类和第类荷载效应组合。 根据现行国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068，本规程采用概率极限状态设计方法，设计表达式为：

R= Rk YR Sc = Y· Scik Sα = Y。· SQk

式中：丫 永久荷载分项系数，根据现行国家标准《建筑结构荷 载规范》GB50009取1.2； Y。 载规范》GB50009取1.4； 由式(4)~式(8)可得：

SQy ,代入式(9)得到 SG

K(SG YR 30

K(1+o) YR Y.+YP

同的K值和o值，可求得相应的

例：根据《建筑荷载规范》GB50009规定，取=1.2、。=1. 4；膜结构自重20N/m² 1第一类组合（长期荷载）情况下K三7，如雪荷载标准值为 450N/m（哈尔滨）： 雪450 1 + 22. 5 0 ×7 = 5. 0 恒20 本规程取,一5。 2第二类组合（短期荷载）情况下K=3.5，取风荷载标准值 为550N/m²（上海）： 风550 1 + 27. 5 恒20 本规程取 =2. 5。 对于连接节点处及边缘部位的膜材，由于有定程度的局部 削弱和应力集中，所以安全系数取值应适当提高，取强度折减系数 S=0.75。 E类膜材在双向应力作用下材料的屈服准则一般认为满足 Mises屈服准则，鉴于目前对E类膜材的双轴拉伸研究还不多，同 时膜面最大应力一般仅限于局部区域，本规程没有计算折算应力 仍采用最大主应力进行强度校核。 自前为止，国内外均没有正式发布的ETFE膜结构设计标 准，相关企业根据自身的经验参考织物类膜材的办法，对破断强度 进行折减后用于设计。E类膜材第二屈服点的应变约为15%~ 16%，超过第二屈服点以后膜材应变迅速增大，破断时应变通常超 过300%。因此，利用破断强度作为抗拉强度并不合理，折减系数 也难以确定。第一屈服强度和第二屈服强度是类膜材两个比 较稳定的强度参数，耳具有较为明确的物理意义，适用于ETFE 膜结构设计。 与织物类膜结构相同，非空气支承式ETFE膜结构通过张拉 施工导人预张力，由于E类膜材裁剪缩小率较小（一般小于1%）

材料的徐变、塑性变形等容易导致膜面预张力的下降并发生膜面 松弛。对于空气支承式ETFE膜结构，膜面通过空气内压张紧， 材料的徐变及塑性变形等除了可能使膜面形状发生一些变化外， 不会导致膜面松弛。因此，本规程分别将第一、第二屈服强度标准 值规定为非空气支承式、空气支承式ETFE膜结构的膜材抗拉强 度标准值。 E类膜材屈服后变形性能相当好，破断强度明显大于屈服强 度，且热合连接处的破断强度大于第二屈服强度，因此对于ETFE 膜结构，连接节点处及边缘部位膜材可不进行强度折减。 根据现行国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068的要求计算得到E类膜材材料抗力分项系数及强度设计值 见表2。考虑到E类膜材破断强度标准值为36.8MPa，破断强度 标准值与本条规定的各强度设计值之比在2.0～4.0之间

表2E类膜材强度设计值

需要指出的是，雪荷载组合时非空气支承式结构E类膜材材 料抗力分项系数1.8是在按现行国家标准《建筑结构可靠度设计 统一标准》GB50068计算结果的基础上再乘以1.3系数后确定 的。现有实验表明，常温下当应力超过约9MPa时E类膜材会发 生明显的徐变现象，考虑到长时间积雪时膜材容易出现徐变，对非 空气支承式结构将抗力分项系数调整为1.8，此时强度设计值为 9.1MPa。积雪时膜面温度较低，E类膜材低温下的徐变可能有所 减缓，鉴于自前还没有足够的低温徐变数据，本规程暂按E类膜 材的常温徐变特性对抗力分项系数进行调整。当有足够的低温徐 变实验数据时，可对1.3系数进行调整。

5.3.4对于体育场看台挑篷一类的张拉式膜结构,其整体位移可

5.3.4对于体育场看台挑蓬一类的张拉式膜结构，其整体位移可 定义为内环的最大位移；对于索系支承式膜结构，其整体位移可定 义为跨中最大位移。膜结构在荷载效应分析时的膜单元，是指由 柔性索边界或刚性近界围起的片膜。膜单元名义尺度，对于三 角形膜单元可定义为最小边长的2/3；对于四边形膜单元可定义 为通过最大位移点的边界间最小跨度。 空气支承式膜结构的刚度与工作气压相关，自前国内外尚无 关于其变形限值的规定。参考相关工程经验，建议空气支承式膜 结构在使用载荷和正常工作气压下的变形应满足如下条件：)结 构最大变形不大于未变形状态膜、索与内外物体间净距的0.5倍； ②不会因大变形导致膜面积水或积雪；③不会因较大的变形和振 动导致内部人员的不舒适感。 本规程在修订时对膜结构变形的规定均由“应”改为“宜”，对 结构变形的要求有所放松，充许设计者根据具体情况稍有选择。 5.3.5膜结构出现松弛将降低其刚度，在风荷载作用下易发生居 烈振动，甚至导致膜材撕裂。此外松弛还将影响结构的美观和排 水性能。因此，应尽量避免膜材在正常使用状态（第一类荷载效应 组合）下出现松弛。 5.3.6索是膜结构中的重要受力构件，一且处于受压状态，就有 可能导致结构变为机动体，因此规定，索在第一类荷载效应组合作 用下均应处于受拉状态。 5.3.7理论上，密闭空间的内部压力与体积成反比关系，即 力·V三常数。空气支承式膜结构的工作气压与两方面因素有关 一方面是充气系统的送风，另方面是换气系统、门以及些连接 部位的出风。正常使用情况下这是一个动态的平衡状态，工作气 压基本保持恒定。 在第一类荷载效应组合下，由手空气支承式膜结构的变形是 缓慢的，体积也是缓慢变化的，可以认为工作气压是不变的，所以 可按内压不变进行非线性分析。但是在第二类荷载效应组合下

.3.4对于体育场看合挑逢一类的张拉式膜结构，其整体位移可 定义为内环的最大位移；对于索系支承式膜结构，其整体位移可定 义为跨中最大位移。膜结构在荷载效应分析时的膜单元，是指由 柔性索边界或刚性近界围起的片膜。膜单元名义尺度，对于三 角形膜单元可定义为最小边长的2/3；对于四边形膜单元可定义 为通过最大位移点的边界间最小跨度。 空气支承式膜结构的刚度与工作气压相关，自前国内外尚无 关于其变形限值的规定。参考相关工程经验，建议空气支承式膜 结构在使用载荷和正常工作气压下的变形应满足如下条件：)结 构最大变形不大于未变形状态膜、索与内外物体间净距的0.5倍； ②不会因大变形导致膜面积水或积雪；③不会因较大的变形和振 动导致内部人员的不舒适感。 本规程在修订时对膜结构变形的规定均由“应”改为“宜”，对 结构变形的要求有所放松，允许设计者根据具体情况稍有选择

5.3.5膜结构出现松弛将降低其刚度，在风荷载作用下易发生剧 烈振动，甚至导致膜材撕裂。此外松弛还将影响结构的美观和排 水性能。因此，应尽量避免膜材在正常使用状态（第一类荷载效应 组合）下出现松弛，

5.3.6索是膜结构中的重要受力构件，一且处于受压状态，

5.3.7理论上，密闭空间的内部压力与体积成反比关系，即

力·V=常数。空气支承式膜结构的工作气压与两方面因素有关 一方面是充气系统的送风，另方面是换气系统、门以及一些连接 部位的出风。正常使用情况下这是一一个动态的平衡状态，工作气 压基本保持恒定。 在第一类荷载效应组合下，由于空气支承式膜结构的变形是 缓慢的，体积也是缓慢变化的，可以认为工作气压是不变的，所以 可按内压不变进行非线性分析。但是在第二类荷载效应组合下

由于风荷载的参与，膜结构的变形是瞬时的，体积变化也是瞬时 的，充气系统来不及调整送风量以达到工作气压的动态平衡，因此 气枕式和气肋式膜结构应按内压变化进行非线性分析。而气承式 膜结构由于密闭空间体积较大，且内压高低对结构安全可能有利 也可能不利，所以应按内压不变和内压变化两种工况进行非线性 分析，

5.4.1裁剪分析的目的是确定裁剪线和裁剪片，以便在拼接张拉

后实现初始状态下的膜曲面，所以，裁剪分析应根据初始状态的膜 曲面和预张力进行。 通过初始形态分析可以确定膜曲面的形状。该曲面是由一定 幅宽的膜材，经过裁剪成膜片，并互相连接后张拉而成。膜曲面上 膜片间的连接线为裁剪线。裁剪膜片是待求平面，而膜曲面上的 膜片是空间的，并且在裁剪线确定后是已知的，所以确定平面裁剪 膜片的关键是如何将已知的空间膜片展开成平面裁剪膜片。实际 生成的曲面和形态分析所得的曲面之间的误差，取决于空间膜片 展开成平面的精度。由于膜曲面上的空间裁剪片具有预张力，所 以确定裁剪片时还必须考虑预张力释放后的儿何改变。 5.4.2膜材的裁剪线可采用测地线法、平面相交法或其他有效的 方法确定。 测地线法是指在膜结构初始预应力平衡曲面上寻找测地线作 为裁剪线。测地线指曲面上两点之间距离最短的线。对于可展曲 面，展开平面上的测地线为直线；对于不可展曲面，展开平面上的 测地线接近直线。 平面相交法是指在膜结构初始预应力平衡曲面上，用一组平 面按一定规律与曲面相交，并将各交线作为裁剪线。 测地线法得到的膜片宽度较为接近，节省膜材，但在曲面上形 成的热合线美观性和视觉效果稍差。平面相交法可根据需要得到

具有美观性和一定视觉效果的裁剪线。裁剪分析时应综合考虑经 济性和美观性两个因素后确定裁剪线，

5.4.3由于膜材在裁剪线处断开，故此处易产生应力集中。如果

5.4.3由于膜材在裁剪线处断开，故此处易产生应力集中。如果 裁剪线处剪应力较大会影响膜材的受力性能，所以应尽量做到裁 剪线与膜材纤维正交，使主应力方向与纤维方向一致，避免裁剪线 受剪。

虑膜材应力释放后的弹性回缩。通常根据初始预张力大小和所用 膜材的性能，通过修正裁剪膜片几何尺寸（沿经向和纬向回缩）来 消除膜内预张力的影响。

6.1.3实际工程中除了柔性边界可以通过调节钢索的长度实现 二次施加预张力外，由于施工困难的原因，骨架支承式膜结构很少 进行二次张力导人。实践证明，施工中采用超张拉的方法也能够 保证膜结构张力的长期稳定性。因此，设计上需要考虑二次张拉 的可能性，同时如果采用超张拉手段能够保证膜面预应力的长期 稳定，可以不进行二次张拉

而锈蚀，不但易污染膜材，影响美观，而且往往会引起截面削弱面 立生安全隐患。因此，全部金属连接件均应进行防腐处理。对重 要的工程应采用铝合金或不锈钢夹板、夹具和不锈钢紧固螺栓；其 他工程可采用钢制夹板、夹具和镀锌紧固螺栓。当采用铝合金夹 板、夹具时，应做电化学阳极氧化处理；当采用钢制夹板、夹具时： 应进行热镀锌防腐处理。膜结构的角板一般外露，宜采用热镀锌 防腐处理。 当采用不锈钢作连接件，可使用304材质的不锈钢，在干燥清 洁的大气中，有优良的抗锈蚀能力，但在含有大量盐份的海雾中很 快会生锈，这时可以使用耐腐蚀性更好的316材质的不锈钢、双相 不锈钢等。

6.1.11膜材对缺陷比较敏感。若膜材中存在小孔、裂纹等缺陷

膜材强度将有较大降低。在膜材与支承骨架相连处的毛刺、尖角、 尖点将使该处出现应力集中。对膜材涂层的擦伤也会影响膜材的 使用寿命。

6.2.1膜结构的空间曲面是由许多平面膜材经裁剪设计搭接而 成，膜材幅宽较小，因此膜片间需经接缝连接。膜材接缝的连接应 根据不同膜材选用不同的方式。粘接结合耐久性较差，不宜采用 缝合和机连接方式易造成截面削弱，使用时应予注意。膜材的 主要受力接缝宜采用热合方法连接。膜材的热合部由于存在应力 集中现象，不可能达到100%的母材强度。膜材的热合缝宽度达 到一定程度后，继续加宽也无法提高热合缝的强度，应该通过工厂 对热合温度、压力条件等对热合进行严格的品质管理来达到热合 的强度要求

6.3膜与刚性边界的连接

6.3.1膜材直接搁置于支撑的主结构钢管或小钢管上时，需要对 风荷载下膜材与钢结构的游离进行结构验算。风荷载下膜面脱离 钢结构时，应验算膜材脱离后四周钢结构以及膜面能否满足设计 要求。关于膜材与钢结构的游离，日本规范采用如下方法进行判 定：即在1/2风荷载作用下，膜材发生游离的长度不超过钢结构总 长的1/3。设计时应根据工程当地暴风的发生频率对是否容许膜 面与钢结构发生游离进行判断，必要时可采取膜材与钢结构固定 的措施。

6.3.6当膜材直接连接于刚性边界上时，应尽量避免出现直角或

6.4膜与柔性边界的连接

6.4.1膜材与钢索可以单边或双边连接。简单的连接方法是将 钢索穿人热合好的膜套中。对重要工程，可采用铝合金或不锈钢 夹板和连接件来连接膜材与钢索，

的热收缩影响实际上比P类膜材还要大，因此对G类膜 按P类膜材的1%来要求

的热收缩影响实际上比P类膜材还要大，因此对G类膜材也统一 按P类膜材的1%来要求。 7.0.8受热合温度影响，膜材可能会收缩变形，因此应注意工艺 要求，以保证热合后均匀平整。热合缝的宽度不得出现负偏差的 要求工艺上比较难控制。由于在达到一定宽度后再继续增加觅 度，热合缝的强度增加不明显，目前常用热合缝宽度的确定已经考 虑了热合缝在高温环境下强度下降的因素，有一定的安全储备，因 此提出不做热合缝的宽度不得出现负偏差的要求。 7.0.10包装时，P类膜材可采用折叠方式，G类膜材宜采用卷装 方式。为便于膜单元现场安装，折叠或卷装的顺序宜与施工时的 展开方向相反。 7.0.13钢丝绳下料前应进行预张拉，以消除非弹性变形。热挤 聚乙烯高强钢丝束和钢铰线，在出厂时一般已进行过预张拉。膜 结构设计时，图纸中标注的拉索长度一般为预张力后的尺寸，在索 制作时应予注意。

8.1.1现场应具备的安装条件包括：支承结构完成施工、混凝土

1.1现场应具备的安装条件包括：支承结构完成施工、混凝土 到强度要求，具备构件堆放和组对场地，具备吊车出人通道和支 书场地等，

8.1.2膜结构是整体空间结构体系，支承位置的准确性会直接景

响结构体系中的内力分布。为使工程施工与设计假定相一致 严格控制支承结构和预埋件的尺寸偏差

8.1.7 膜安装前，应对与膜接触的连接板上的孔数、孔间距进行 校验。

8.2.1为使膜单元在施工全过程中保持清洁，应避免土建施

8.2.5膜单元在地面或高空作业平台上展开前，应先清洁地面

平台并铺设保护膜。与空中展开或吊装膜单元时，应避免吊点

8.2.6可靠的临时固定措施应能抵抗施工期间可能发生的强风，

.2.6可靠的临时固定措施应能抵抗施上期间可能发生的强风， 不应保证膜面不积水

，3.1设置可调部件是为了适应制作和安装误差。可调部件上 有设计位置的标示。

8.3.2确定施力位置时应注意以下各点：通过该点应能将力均

个结构体系安装；掌握施力机具的人员易于操作。 确定施力点位移量时应注意便于索膜安装，并适当留有余量 以消除整个结构体系存在的误差。

8.3.6对施力点检测力值自前尚不能普遍实行GB／T 12085.14-2022 光学和光子学 环境试验方法 第14部分：露、霜、冰.pdf，只能对有代表性

的施力点进行力值抽检。这是检查工程施工结果与设计假定吻合 程度的重要手段。

9.0.1一般情况下，膜结构子分部工程可按制作分项工程与安装 分项工程进行验收，但在实际工程中也可仅划分为膜结构安装分 项工程，膜单元成品可按材料/构配件进场报验的方式直接报验 需提供数量清单、质量证明、过程控制、自检结果等文件。 9.0.3膜结构工程中施加预张力是一关键环节，其施加过程和数 值记录应包含在施工现场质量管理检查记录中。 9.0.4膜结构、钢构件、索等在制作、安装过程中均可能出现尺寸 误差，膜面还可能局部出现褶皱，如经设计、制作、安装方协商，认 为不影响安全使用，即可不做处理。 对于膜面张力值的检查，目前国内外尚无能够准确测量膜面 张力的仪器，此项规定不要求强制执行，但要求进行过程控制，并 做经验判断。 空气支承膜结构与常规结构不同之处在于必须充气才能使

JTG D20-2017 公路路线设计规范值记录应包含在施工现场质量管理检查记录中。

对于膜面张力值的检查，目前国内外尚无能够准确测量膜面 张力的仪器，此项规定不要求强制执行，但要求进行过程控制，并 做经验判断。 空气支承膜结构与常规结构不同之处在于必须充气才能使 用，因此验收前必须进行充气系统的测试。

10.0.1膜结构建筑峻工后要十分重视维护和保养，以保证正常 使用，这与一般建筑物是不同的。膜结构建筑的长期维护和保养 应有专人负责。 10.0.3在竣工后的一段时间内，制作安装单位应负责检查和维 护，并向使用单位提供维护保养手册。 10.0.7空气支承膜结构应始终保持设计的工作内压，目的是保 证建筑结构的稳定性，并防止在大风或积雪下过度变形