膜材強(qiáng)度等級選用 與膜材厚度“無關(guān)”

日期：2020-06-17

不同于鋼材，織物類膜材是非均質(zhì)的各向異性的材料，力學(xué)性能取決于其織物基材。不同的纖維種類、不同的紗線規(guī)格、不同的編織方法，決定了膜材的力學(xué)性能不同。

膜材料之：紡紗織布

某個品牌的某個型號的膜材，在其生產(chǎn)過程中，厚度t不再是一個自變量。同時，由于膜材厚度本來就很小，測量的誤差會比較大。所以在表征膜材力學(xué)特性參數(shù)時，一般不再用單位面積，而是用單位寬度來表示，這樣更加直觀，而且更加準(zhǔn)確。

如：初始預(yù)張力的單位是kN/m或N/mm。

注意，這里用的詞是張力而不是應(yīng)力，應(yīng)力的單位是kN/m2或N/mm2。

《膜結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》CECS158 依據(jù)膜材的極限抗拉強(qiáng)度值，將膜材分了幾個等級，便于應(yīng)用。膜材強(qiáng)度的單位為N/5cm（這與膜材強(qiáng)度的測試方法有關(guān)）。確定膜材強(qiáng)度等級時，依據(jù)的是極限抗拉強(qiáng)度值，而膜材厚度和重量僅是一個參考。

在膜結(jié)構(gòu)設(shè)計時，一般是根據(jù)計算所得的膜面最大張力，乘以安全系數(shù)（《膜結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》按照我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，將安全系數(shù)換算為分項(xiàng)系數(shù)），然后比照膜材的極限抗拉強(qiáng)度，直接選取膜材等級。

此時可能會出現(xiàn)這種情況，不同廠商的某兩個型號的膜材，極限抗拉強(qiáng)度一樣，但膜材厚度和重量不一樣。而選取膜材等級時我們只看極限抗拉強(qiáng)度，不看厚度，也可以說與膜材厚度“無關(guān)”。

同樣，索也是非均質(zhì)材料。

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由于構(gòu)成索的鋼絲材質(zhì)不同、強(qiáng)度不同、絲徑不同、扭轉(zhuǎn)角不同、孔隙率不同，因此，在索結(jié)構(gòu)設(shè)計時，一般不會用索的截面積乘以鋼絲抗拉強(qiáng)度得到索的抗力去確定索的直徑。而是根據(jù)計算所得的索最大拉力，乘以安全系數(shù)，然后比照成品索的最小破斷力，直接選取索規(guī)格。

同樣會出現(xiàn)這種情況，不同廠商的成品索最小破斷力一樣，但索的直徑不一樣。而選取索規(guī)格時我們只看最小破斷力，不看直徑，可以說與索直徑“無關(guān)”。

當(dāng)然，同一廠商還是膜材越厚強(qiáng)度越高、索直徑越大強(qiáng)度越高。這里所說的與膜材厚度“無關(guān)”，與索直徑“無關(guān)”，是因?yàn)樵谶x取膜材等級時用的是膜面張力而不是膜面應(yīng)力，選取索規(guī)格時用的是索拉力而不是索應(yīng)力。

甚至可以說，在相同極限抗拉強(qiáng)度下，膜材越薄說明生產(chǎn)工藝水平越高；相同最小破斷力下，索直徑越小說明制作工藝水平越高。

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