膜構知識庫
中美膜結構設計的安全系數
我國《膜結構技術規(guī)程》CECS 158: 2015 將荷載效應組合分為第一類組合（組合中不含風荷載）、第二類組合（含風荷載工況），相應的膜材抗力分項系數也不同，分別為5和2.5。
其實這個抗力分項系數是由安全系數根據《建筑結構可靠度設計統(tǒng)一標準》GB50068及《建筑結構荷載規(guī)范》GB50009中的荷載分項系數1.2和1.4反推出來的。現在，分項系數提高到1.3和1.5后，可以算出相當于我國膜結構設計的膜材安全系數是7.5（第一類組合）和3.75（第二類組合）。
由β和Lt可以算出美國膜結構設計的膜材安全系數分別是：
組合1：1/(0.17*0.75)≈ 8，這相當于初始形態(tài)，我國規(guī)程沒有單獨對此做出規(guī)定。
組合2：1/(0.27*0.75)≈ 5，這個安全系數是基于美國規(guī)范中的雪荷載取值。對比中美規(guī)范雪荷載取值方法可知，美國規(guī)范對不均勻分布規(guī)定的比較詳細，雪荷載標準值在均勻分布時是一樣的。組合2相當于我國規(guī)程中的第一類組合。可以看出，第一類組合的膜材安全系數，我國是7.5、美國是5。
組合3~5：1/(0.33*0.75)≈ 4，這個安全系數是基于美國規(guī)范中的風荷載取值。美國規(guī)范的基本風速是按3s時距統(tǒng)計的，我國是10min，因此這里有個基本風壓換算問題。
當然，風荷載標準值不僅與基本風壓有關，還與高度系數、體型系數、風振系數有關，兩國規(guī)范的系數互有高低，這里暫按乘積相同處理，僅考慮基本風壓換算后的安全系數：
1/(0.33*0.75*2.06*0.6)≈ 3.3。組合3~5相當于我國規(guī)程中的第二類組合?？梢钥闯?，第二類組合的膜材安全系數，我國是3.75、美國是3.3。
另外，美國規(guī)程不僅分別驗算了膜材經向和緯向強度，還驗算了經緯向的組合強度。但膜面的經緯向應力一般不會同時最大，所以通常不是控制情況。
通過上面的簡單對比分析可以看出，換算成相同的雪荷載與風荷載標準值，膜材的安全系數我國規(guī)程要高于美國規(guī)程。考慮到生產、制作、安裝等環(huán)節(jié)的質量控制水平，我國適當提高安全系數，現階段也是合理的。
文章來源：向陽空間結構資訊