膜構(gòu)知識(shí)庫(kù)
中美膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全系數(shù)
我國(guó)《膜結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》CECS 158: 2015 將荷載效應(yīng)組合分為第一類組合（組合中不含風(fēng)荷載）、第二類組合（含風(fēng)荷載工況），相應(yīng)的膜材抗力分項(xiàng)系數(shù)也不同，分別為5和2.5。
其實(shí)這個(gè)抗力分項(xiàng)系數(shù)是由安全系數(shù)根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》GB50068及《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009中的荷載分項(xiàng)系數(shù)1.2和1.4反推出來的?，F(xiàn)在，分項(xiàng)系數(shù)提高到1.3和1.5后，可以算出相當(dāng)于我國(guó)膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的膜材安全系數(shù)是7.5（第一類組合）和3.75（第二類組合）。
美國(guó)《Tensile Membrane Structures》ASCE/SEI 55-16 有如下規(guī)定：
由β和Lt可以算出美國(guó)膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的膜材安全系數(shù)分別是：
組合1：1/(0.17*0.75)≈ 8，這相當(dāng)于初始形態(tài)，我國(guó)規(guī)程沒有單獨(dú)對(duì)此做出規(guī)定。
組合2：1/(0.27*0.75)≈ 5，這個(gè)安全系數(shù)是基于美國(guó)規(guī)范中的雪荷載取值。對(duì)比中美規(guī)范雪荷載取值方法可知，美國(guó)規(guī)范對(duì)不均勻分布規(guī)定的比較詳細(xì)，雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值在均勻分布時(shí)是一樣的。組合2相當(dāng)于我國(guó)規(guī)程中的第一類組合?？梢钥闯?，第一類組合的膜材安全系數(shù)，我國(guó)是7.5、美國(guó)是5。
組合3~5：1/(0.33*0.75)≈ 4，這個(gè)安全系數(shù)是基于美國(guó)規(guī)范中的風(fēng)荷載取值。美國(guó)規(guī)范的基本風(fēng)速是按3s時(shí)距統(tǒng)計(jì)的，我國(guó)是10min，因此這里有個(gè)基本風(fēng)壓換算問題。
當(dāng)然，風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值不僅與基本風(fēng)壓有關(guān)，還與高度系數(shù)、體型系數(shù)、風(fēng)振系數(shù)有關(guān)，兩國(guó)規(guī)范的系數(shù)互有高低，這里暫按乘積相同處理，僅考慮基本風(fēng)壓換算后的安全系數(shù)：
1/(0.33*0.75*2.06*0.6)≈ 3.3。組合3~5相當(dāng)于我國(guó)規(guī)程中的第二類組合?？梢钥闯?，第二類組合的膜材安全系數(shù)，我國(guó)是3.75、美國(guó)是3.3。
另外，美國(guó)規(guī)程不僅分別驗(yàn)算了膜材經(jīng)向和緯向強(qiáng)度，還驗(yàn)算了經(jīng)緯向的組合強(qiáng)度。但膜面的經(jīng)緯向應(yīng)力一般不會(huì)同時(shí)最大，所以通常不是控制情況。
通過上面的簡(jiǎn)單對(duì)比分析可以看出，換算成相同的雪荷載與風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值，膜材的安全系數(shù)我國(guó)規(guī)程要高于美國(guó)規(guī)程。考慮到生產(chǎn)、制作、安裝等環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制水平，我國(guó)適當(dāng)提高安全系數(shù)，現(xiàn)階段也是合理的。