膜結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范

1、膜結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范I 、 膜結(jié)構(gòu)之類別膜結(jié)構(gòu)之造型類別可分為以下四類：1 骨架式膜結(jié)構(gòu)：此類膜結(jié)構(gòu)是固定在精致鋼材、空間桁架或其他堅固的構(gòu)架上，稱之為 骨架式膜結(jié)構(gòu)。2 張力式膜結(jié)構(gòu)：僅利用簡單的支撐系統(tǒng)及膜素材自身的張力特性，構(gòu)成此類膜結(jié)構(gòu)。3 氣充式膜結(jié)構(gòu)：充氣在由膜結(jié)構(gòu)所構(gòu)成之封閉區(qū)間內(nèi)，隨著氣壓升高所產(chǎn)生之力量，可 使膜結(jié)構(gòu)支撐在所須之位置，并提供膜結(jié)構(gòu)所須之張力及對抗載重和外力。4 開啟式膜結(jié)構(gòu)：在張力式膜結(jié)構(gòu)和氣充式膜結(jié)構(gòu)中，被允許局部或全部是可開啟的，此 類為可開啟式膜結(jié)構(gòu)。II 、 材質(zhì)1 膜素材材質(zhì)可分為三大類：（ 1 ） 類型A ： 此材質(zhì)是指以玻璃纖維為其素材，而表面處理為P

2、TFE， 且其品質(zhì)之要求如下：2a 玻璃纖維之單位重量應(yīng)大于150g/m 。b.表面處理的材質(zhì)單位重量應(yīng)介于400g/ m2與1100 g/ m2之間。c 膜素材之厚度應(yīng)高于0.5mm。（2） 類型B:此材質(zhì)是指以玻璃纖維為其素材，而表面處理為PVC,且其品質(zhì)之要求如下：2a 玻璃纖維之單位重量應(yīng)大于150g/m 。b.表面處理的材質(zhì)單位重量應(yīng)介于400g/ m2與1100 g/ m2之間。c 膜素材之厚度應(yīng)高于0.5mm。d 膜素材應(yīng)提供防火之處理。（3） 類型C:此材質(zhì)是指以聚脂樹脂、人造纖維等或其他類似之材質(zhì)為其素材，而表面處理為PVC 或其他類似之原料，且其品質(zhì)之要求如下：a 玻璃纖維

3、單位重量應(yīng)大于100g/m 2。b.表面處理的材質(zhì)單位重量應(yīng)介于400g/ m2與1100 g/ m2之間。c 膜素材之厚度應(yīng)高于0.5mm。d 膜素材應(yīng)通過JISA 1322 之自然試驗第二級。2 膜素材之張力應(yīng)滿足下列六項條件： 1） 其張力應(yīng)大于 20kg/cm ,在經(jīng)向（warp）和緯向（weft）的張力差應(yīng)低于 20%。 2） 2） 張力強度之測試應(yīng)遵照JISL1096 的標準，且特別著重于長條測試，且膜測試之樣本應(yīng)超過 5 件，取其張力測試之平均值。 3） 3）在張力測試時，其伸長量（破壞實驗）應(yīng)低于35。 4） 在撕力測試時，其測試寬度為 10mm,其撕力大小應(yīng)高于10kg以及張

4、力之大小之15。5）若以張力測試值來訂定撕力之大小，應(yīng)滿足JISL1096 的標準。（6）除了上述的測試，膜尚需考慮其耐久性、對氣候之穩(wěn)定性、防水性 等，膜素材應(yīng)提供充分的條件以符合設(shè)計之所需。3 當(dāng)膜素材需要被接合時，接合處應(yīng)滿足以下三項之規(guī)定：（ 1 ）在接合處之強度要求：若接合方式為縫合時，其縫合后之張力強度應(yīng)高于原素材之70；若為其他接合方式時，其接合后之張力強度應(yīng)高于原素材之80。（ 2） 若接合處處于60之常溫之下，其張力強度應(yīng)高于原素材之60。（ 3） 接合處之張力強度測試應(yīng)滿足上述第2 項中之（2） 。4 膜素材之張力實驗應(yīng)由實驗超過3 個樣本所得之平均值所得。5 若以膜結(jié)構(gòu)為

5、建筑結(jié)構(gòu)為主要部分者，需再滿足下列規(guī)定：（ 1 ） 鋼索其品質(zhì)要求，應(yīng)高于以下之標準：JISG 3525，亦可依JISG3502、 JISG3506、JISG4309之規(guī)定，所至之結(jié)構(gòu)鋼索其折損載重應(yīng)與張力強度Fc相關(guān)。（ 2） 合成纖維索其品質(zhì)要求應(yīng)高于以下之規(guī)定：JISL2703、 JISL2704、 JISL2705、 JISL2706、JISL2707,且張力強度應(yīng)為 Fi。（ 3） 不銹鋼索應(yīng)使用SUS304 或高于 JISG4309 規(guī)定之品質(zhì)，其承受力之大小應(yīng)滿足JISZ2241 之規(guī)定且應(yīng)力測試點之伸長量允許值約為0.2。（ 4） 開啟式的膜結(jié)構(gòu)上所使用的鋼及其裝置，其品質(zhì)要求

6、應(yīng)高于以下之規(guī)定：JISG4051、JISG4102、 JISG4103、 JISG4104、 JISG4105、 JISG4106、 JISG3201、 JISG5101 、 JISG5501、 JISG1101 之規(guī)定，且應(yīng)滿足所對應(yīng)之單位允許應(yīng)力。III 、 結(jié)構(gòu)設(shè)計和一般性的結(jié)構(gòu)1 若膜素材為主要的結(jié)構(gòu)時，不論在何時（除了在修復(fù)檢查或其他不可避免的情況時），膜素材應(yīng)維持其應(yīng)有張力。2 若張力大小不如預(yù)期時，應(yīng)作適當(dāng)?shù)臏y試與調(diào)整以避免結(jié)構(gòu)體損壞。3 膜的形狀應(yīng)考慮到雨雪的加速滑動。4 骨架式和張力式的膜結(jié)構(gòu)在建構(gòu)時，應(yīng)注意：（ 1 ）當(dāng)膜素材斷裂時，其支撐點不至于傾倒。（ 2） 當(dāng)膜結(jié)構(gòu)

7、安裝好時，不論是部分或是整體開啟時，開啟的部分不會傾倒。5 充氣式的膜結(jié)構(gòu)應(yīng)維持自身應(yīng)有的氣壓，在檢視和修復(fù)時，需考量沒有危險的情況下， 才允許失去其氣壓。6 可開啟式的膜結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足下列條件：（1 ）應(yīng)注意在開啟的過程中是否有危險之虞。（2） 在開啟的狀態(tài)下，是否會因風(fēng)力、雨水而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)體的損毀。（3） 開啟的設(shè)備滿足結(jié)構(gòu)上的安全性。7 當(dāng)膜素材利用其他配件，如鋼索 （ cable） 來補強時，膜表面所之張力應(yīng)平順地轉(zhuǎn)移至其他結(jié)構(gòu)體上。8 基座應(yīng)在混凝土的結(jié)構(gòu)上加以補強。9 .在膜素材和其他物質(zhì)地交接面時，可以預(yù)期該處之應(yīng)力值會較大，因此，應(yīng)提供適當(dāng)?shù)?補強，以避免膜的損壞。10 .在接點處，

8、應(yīng)力應(yīng)平穩(wěn)地茲膜材質(zhì)傳送至另一物質(zhì)，應(yīng)加以考量必須補強及預(yù)防突然而來之力量導(dǎo)致破壞。11 .膜結(jié)構(gòu)的其他配件亦應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)安全性之考量，并配合實際膜結(jié)構(gòu)之所須。IV、結(jié)構(gòu)計算(1) 結(jié)構(gòu)主要的結(jié)構(gòu)計算：(1) 考慮膜素材在膜結(jié)構(gòu)上所承受之力量大小之結(jié)構(gòu)計算，應(yīng)滿足下列規(guī)定：a.膜結(jié)構(gòu)在膜承受載重時的切面所受應(yīng)力之影響須加以計算。b.不論是持續(xù)性或是間歇性的載重所產(chǎn)生之單位應(yīng)力，作用在膜結(jié)構(gòu)的切面，應(yīng)由下表加以計算而得。結(jié) 構(gòu) 類 別應(yīng)力類別天候因素一般情況雪量很大之地區(qū)骨 架 式、 張 力 式 的 膜 結(jié) 構(gòu)持續(xù)性載重一般情況G+P+TiG+P+TiG+P+S+Ti間歇性載重卡G+P+S+TiG

9、+P+TiG+P+S+Ti暴風(fēng)雨G+P+W+TiG+P+W+TiG+P+W+S+Ti地震G+P+W+TiG+P+W+TiG+P+W+S+Ti氣 充 式 膜 結(jié) 構(gòu)持續(xù)性載重一般情況G+P+PiG+P+PiG+P+S+Pi間歇性載重卡G+P+S+PiG+P+PiG+P+S+Pi暴風(fēng)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=靜載重所產(chǎn)生之應(yīng)力P=活載重所產(chǎn)生之應(yīng)力 $=來自雪壓所產(chǎn)生之應(yīng)力W=來自風(fēng)壓之所產(chǎn)生之應(yīng)力 K=來自地震之所產(chǎn)生之應(yīng)力 Ti=初始之張力值之應(yīng)力 Pi=內(nèi)部壓力所產(chǎn)生之應(yīng)力 由上式所計算之值，不應(yīng)超過

10、所計算出之允許單位應(yīng)力值。(2) 重和外力(3) 應(yīng)考量的載重和外力有下列七項：a.靜載重：Gb.活載重：Pc.雪載重：Sd.風(fēng)壓：We.地震：Kf.初始壓力：Ti -適用在骨架式和張力式膜結(jié)構(gòu)g.內(nèi)部壓力：Pi適用在氣充式膜結(jié)構(gòu)(4) 除了上述規(guī)定由水壓、振動外力之撞擊，亦應(yīng)加以考量，且應(yīng)符合實際情況。(5) 自載重和活載重的計算須考慮實際情況。1(6) 當(dāng)靜載重之值小于或等于雪載重1時，則考慮之雪載重應(yīng)將實際之雪載重乘上1.13倍。(7) 盡管上式將雪載重做了規(guī)定，但可開啟式膜結(jié)構(gòu)之雪載重，仍需考慮在開啟時、閉 合時、或開啟閉合執(zhí)行中之真實狀態(tài)，加以考慮。(8) 風(fēng)壓需如規(guī)范所求。(9)

11、盡管上式將風(fēng)壓做了規(guī)定，但可開啟式膜結(jié)構(gòu)之風(fēng)壓，仍需考慮在開啟時、閉合時、 或開啟閉合執(zhí)行中之真實狀態(tài)，加以考慮。(10) 地震需如規(guī)范所求，但可開啟式膜結(jié)構(gòu)之地震力，可不需有額外之考慮。(11) 而氣充式的膜結(jié)構(gòu)其內(nèi)部壓又應(yīng)由下列所規(guī)定：一般情況：高于 20KG/m雪季：大于(S+20) KG/m強風(fēng)：和一般情況時相同。暴風(fēng)雨：和下表所述之值相等和大于。地震：和一般情況時相同。H/W內(nèi)部壓力kg/mH/W內(nèi)部壓力kg/m球體0.75=q圓柱狀 (b)0.75全 0.8q0.5全 0.7q0.5全 0.6qMax X 0.375全 0.6qMax x 0.375叁 0.5q其中H為建筑物的高度

12、(m)而W為建筑物的最大的寬度Q 為速壓(Velocity pressure)3 .可允許之單位應(yīng)力可允許之單位應(yīng)力應(yīng)如下之規(guī)定(1) 單位應(yīng)力值如下表:持續(xù)性載重所產(chǎn)生之可 允許單位應(yīng)力間歇性載重所產(chǎn)生載重所產(chǎn)生 之可允許單位應(yīng)力Fm/8其值為前者之二倍此表中Fm表示膜素材之張力強度；而在膜之接合處，若是以螺栓接合，其值 應(yīng)乘上0.9。(2) 在上述中，在接合處的弓力強度 Fm =0.9X nx Fm取得，其中Fm表示膜素材之張力強度，n為使用膜素材之總層數(shù)。(3) 而在膜素材之固定端之允許單位張力大小應(yīng)如下所規(guī)定：持續(xù)性載重所產(chǎn)生之可 允許單位應(yīng)力間歇性載重所產(chǎn)生載重所產(chǎn)生 之可允許單位應(yīng)力FT/6FT/3(4)而在不銹鋼索和鋼索之可允許單位張力大小應(yīng)如下所規(guī)定:材質(zhì)持續(xù)性間歇性1金屬索固定端Fc/3Fc/2.2可移動端結(jié)構(gòu)使用Fc/4.5Fc/3移動使用-Fc/52合成纖維繩索Fr/6Fr/43不銹鋼索Fsw/1.88Fsw/1.25而其中Fc：為金屬索之張力強度。Fr：為合成纖維繩索之張力強度。Fsw：為不銹鋼之標準力量。(5)在可開啟式膜結(jié)構(gòu)之鋼配件部分應(yīng)如下表所規(guī)定:應(yīng)力之種類持續(xù)性間歇性張力Fs/1.5Fs/1.15壓力Fs/1.72Fs/1.35甯曲張