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充气膜结构设计中应注意问题 充气膜结构设计中的若干问题 一、 一般因素 1、 气承式充气膜结构内部压力要略高于外部大气压，以压差为25mm水柱为例，它与25kg/㎡的外力相当。空气的比重约为1/800，所以25mm的水柱（0.025*800=20m）的空气柱压力想当，即只相当于7层楼高度与地面的气压差。有也就是说此压力差对人体不会造成损害，也不会引起不适的感觉。与一般的壳体结构相类似，在压力一定的情况下曲率半径大的地方应力大，半径小的地方（膨胀的形状）应力小。 2、 空气膜结构是指利用送风形成的内压使膜而产生张力，同时使结构保持空间上的稳定性及结构整体性，并且采用膜材料建造的建筑物。 3、 空气膜结构的基本构成包括膜结构体系，送风系统，控制空气流通的出入口和紧急出口及适当的锚固系统。另外在有必要的情况下，需要设置膜面补强系统，窗，换气装置，保温隔热材料，冷暖空调和照明系统。 4、 空气膜结构的用途，规模，使用时间，建设场所等，在结构上都属于必须保证安全的范畴，另外必须制定安全措施确保膜结构内部所容纳的人员的安全，迅速并且非常便利地撤离危险场所。 5、 为了使膜结构能够安全有效的使用，并且在使用期间确保安全，设计者必须编写管理办法的指导资料。结构物的管理者根据此指导资料进行。 二、 结构方案 1、 建设场地的地基条件，环境条件、荷载条件等以及公众安全方面的调查都必须进行，并作出与此相适应的方案。 2、 结构形态应该是由内压形成的稳定的曲面，在荷载和外力的作用下，变形及应力集中很小，另外应该在设计的内压下因风而发生的有害震动不易产生。 3、 结构的形态还满足在设计内压下，不易产生积雪，融化的雪水、雨水的淤积问题。 4、 膜材料以及膜的连接部位，必须具有足够的强度和刚度，在长时间的使用下显示稳定的性能。在必要的情况下对膜材料进行防火处理。 5、 索材料，连接使用金属部件，锚固基础等必须有足够的强度刚度及耐久性。 6、 内压必须根据荷载情况采用并保持必要的内压值。在通常情况的内压，在比较频繁发生的荷载作用下，必须能够维持建筑物的完美形状与功能。在特殊荷载作用的期间内，内压值必须能够维持结构体系的形状及健全性。 7、 送风机的能力，在考虑结构体的空气损失及必要的换气量的情况下，具有能得到最大内压所必须的送风量与送风压的能力。 8、 根据需要，在通常情况下，冬天不允许存在对结构及建筑功能有影响的积雪，因此在必要的情况下需制定融雪与除雪的方案。 9、 预备送风机，预备动力电源，预备照明系统等，在主装置发生故障的情况下，能充分代替主装置需作出详细的替代方案。 三、 设计标准 1、 结构构件及附属构件产生的内压在预想到的所有荷载作用的情况下，必须小于各自的允许应力和应许抗力。 2、 膜结构体系在预想的所有荷载作用的情况下，必须保持安全并且不超过允许变形。 3、 膜材料，绳类及它们的连接部位的允许应力或允许抗力是各自的强度除以适当的安全系数后得到的值。安全系数的确定要考虑材料强度的老化特性，连接节点的种类，计划使用期间，及环境条件因素，根据实际情况而决定。 4、 锚固基础类的允许抗拔强度是在拟建场地的标准地基条件下抗拔力除以适当的安全系数所得。安全系数是考虑锚固基础的种类和形式，地基条件，荷载条件，环境条件等影响，并针对垂直成分和水平成分等因素，根据实际情况来决定的。 5、 在出现频率稍，并且持续时间短的荷载作用下，研究应力时可根据实际情况进行安全系数的折减。但是，对于膜材料，绳类以及连接节点进行研究时，安全系数不得小于2. 6、 结构体的允许变形量必须充分满足建筑功能的要求。 7、 在出现频率少，并且持续时间短的荷载作用下的允许变形量，必须能够维持结构物的健全性并且不能成为危险时刻紧急撤退的障碍。 四、 膜面材料 1、 膜材料是在合成纤维或玻璃纤维做成的织布上覆盖涂层而成的材料，或者是与其类似的其他材料。 2、 膜材料相互之间的连接采用缝制，热熔接，高频率溶接或粘接等。 3、 膜材料不能产生漏水，劣化及破损的缺陷和异常，必须具有均匀的外观和材质。 4、 膜材料以及其结合部的强度，耐热性应通过合理的试验方法进行检验。 5、 膜材料的设计时所用的参数如抗拉刚度，泊松比、剪断刚度等应根据此材料的各项试验及过去的资料进行恰当的确定。 6、 膜材料及其结合部的抗拉强度，徐变抗裂强度等必须能保证结构的安全。 五、 绳索 1、 膜面的补强：在开口部和锚固部等处，进行局部补强用的绳索类、所使用