膜结构建筑设计

띺2  膜结构建筑的表现形式与一般建筑有所不同，在建筑单体设计阶段，应充分考虑到不同表现方式的内容与协调，并注意利用膜结构建筑技术所具有的形象特点，因势利导。膜结构建筑的方案设计应由建筑师与膜结构工程师共同完成。设计时首先应考虑膜结构体系的特殊性，从建筑功能和结构受力性能入手，创造出形式美观，构造合理的膜结构建筑。

띺4 大型室内公共建筑必须明确防火设计思想，除基本的消防分区、消防设施、消防通道之外，针对膜建筑的特点，必须明确选用膜材，特别是内膜的防火等级，当有条件时应尽量采用不燃类材料。当永久性建筑采用难燃类膜材时，尚应根据当地消防部门的要求采取必要的防火措施。当膜距离楼面、地面8m以上时，膜材防火要求可适当降低。

根据《建筑内部装修设计防火规范》GB50222中第2.0.4条规定：“安装在钢龙骨上燃烧性能达到B1级的纸面石膏板、矿棉吸音板，可作为A级装修材料使用。”按照此条规定，防火检验为B1级的膜材，如使用中安装在钢结构上，且燃烧性能经检验可达到或超过纸面石膏板、矿棉吸音板，可作为A级不燃材料使用。

띺5膜建筑声环境设计需考虑室内回声作用及外部噪音屏蔽两方面的因素，增加膜的层数、采用吸声内衬膜材、控制膜夹层间距、以及在膜层上负重等措施都是改善声学性能的有效措施。另外，膜屋面如采用保温隔热材料，宜考虑与隔音材料的统一协调。对于ETFE气枕结构，还可通过增加气枕空腔数量和增设隔音层等措施改善隔声效果。频率低于500Hz的噪音在双层膜中传播时可降低5到10dB。对于频率大于700Hz的噪音，预张力高的膜材降噪作用比非张拉膜材要小。对于频率小于700Hz的噪音，噪声的降低基本不受膜材预张力的影响。

띺6膜结构建筑采用的膜材一般均具有透光特性。由于漫射光的作用，膜材覆盖的空间内将呈现特殊的光学效果（有明显光感但无阴影），建筑设计中应予以合理利用。但采光的利用和室内温度控制的要求应权衡考虑，尤其要考虑到膜材透光过高会使夏季室内温度过高。

ETFE膜材的表面可以通过镀点处理和印刷图案来降低透光率，也可涂刷白色颜料使膜材变成半透明以降低日光照射。此外，通过调整各个气腔之间的压力差，使中间层的不透明图案相互重叠或错开，可使气枕的遮阳率呈现不同的变化。

本条文中的热源灯具，不仅指热辐射光源，如白炽灯，卤钨灯等，也包括大功率气体放电灯。条文中提到的1m间距，为经验数据，该数据与灯光表面温度，灯光投射角，散热量及膜面物理特性有关。

띺7膜结构建筑需重视保温隔热性能，目前已广泛使用的膜材，自身并不能较好地隔绝外部温度的影响。单层膜结构仅适用于开敞式建筑或气候较温和的地区。对于封闭式建筑物，应注意采用其他构造方式解决保温隔热问题。双层膜构造可以较好地满足保温、隔热要求，两层之间的空气隔离层一般在10到50cm之间，在严寒地区、寒冷地区，除采用双层膜外，应在内外膜之间采用轻质保温材料。在选择保温材料时应考虑其力学稳定性、透光性、热稳定性及耐潮防腐能力。此外在膜材表面加上LOW-E等低辐射涂层，也可增加膜材保温隔热性能。

膜屋顶内表面的凝结水会对膜材产生不利影响，且会降低保温膜材的性能，甚至会影响室内声学效果，设计中应予以注意。采用有保温隔热层的多层膜结构，在双层膜之间设置独立的通风系统是防止结露的有效措施。此外，内膜宜形成坡度以便于凝结水的收集和排除。在高湿度环境中ETFE气枕单元中宜安装除湿器，通过增加气腔数量，也可明显改善ETFE气枕的热工性能。

띺8膜结构建筑应有足够的坡度以解决排水问题并预防积雪。屋面排水设计从方案阶段就应予以高度重视，以免造成重大工程隐患。当膜屋面采取融雪设备时，膜面坡度可适当减小。大型公共膜建筑（3000m2以上）宜采取有组织排水，小型开敞膜建筑（1000m2）可无组织排水，中型公共膜建筑（1000-3000m2）宜根据其高程、封闭性选取合适的排水型式。采取有组织排水方式时，排水管的位置应注意与建筑立面综合考虑,导水与集水设施应与膜细部节点协调设计，并应通过排水能力计算。采取无组织排水方式时，应注意采取对建筑物墙面或地面的防污措施。

띺9膜结构建筑应确定合理的防雷方案，建筑顶面设置接闪针或接闪带，也可利用突出膜面的金属构件作为接闪器。支撑膜面的钢柱，钢桅杆，钢索等金属构件可作为雷电流引下线。基础钢筋可作为接地体。膜结构建筑通常采用联合接地方式，接地电阻不大于1Ω。

띺11膜面在风荷载作用下的变形分布实际上是很复杂的，另外，工程使用中还存在意外荷载造成膜面局部较大位移的可能，因此条文中规定了1.0米的限值。在变形极值可准确预估的情形下，设计人员可结合工程实际情况适当放宽此数值。

띺12在满足对室内空间使用要求的情况下，气承式膜结构膜顶高度越大建筑成本越高、日常使用耗能也越大，然而膜顶高度太低容易积雨、积雪，甚至会引起坍塌，故建议矢跨比在

1/3～2/3之间。当气承式膜结构承受的雪荷载较小或具有融雪或除雪设施时，最小矢跨比可以适当降低。

当气承式膜结构跨度超过30m、正常工作内压为200Pa时，一般情况下膜中预应力已超过本规程规定3kN/m的预应力限值，可以采用纵横向索予以加强。如果跨度超过40m，采用斜向交叉索网是减少膜内预应力的有效途径，斜向交叉索网也可以有效限制膜体的位移。