膜結(jié)構(gòu)的荷載分析一，風(fēng)荷載作用膜結(jié)構(gòu)區(qū)別于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的兩個(gè)顯著特點(diǎn)是輕和柔.輕,意味著結(jié)構(gòu)自身重量和慣性力小,自重不是主要荷載,地震力可以忽略不計(jì),而風(fēng)是主要荷載;柔,意味著結(jié)構(gòu)無(wú)抗彎剛度,結(jié)構(gòu)對(duì)外荷載的抵抗是通過(guò)形狀改變來(lái)實(shí)現(xiàn)的,表現(xiàn)出幾何非線性特征.膜結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)決定了膜結(jié)構(gòu)是風(fēng)敏感結(jié)構(gòu),抗風(fēng)設(shè)計(jì)在膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中處于主要地位.膜結(jié)構(gòu)輕、柔、飄的顯著特點(diǎn)決定了膜結(jié)構(gòu)抗風(fēng)計(jì)算的內(nèi)容也有自身特點(diǎn).
(1)靜風(fēng)壓體型系數(shù)的確定風(fēng)荷載體型系數(shù)是描述風(fēng)壓在結(jié)構(gòu)上不均勻特征的重要參數(shù),一般結(jié)構(gòu)的體形系數(shù)可以從荷載規(guī)范查得.但膜結(jié)構(gòu)形狀各異,不能從荷載規(guī)范直接獲得風(fēng)壓體型系數(shù).所以,較大的膜結(jié)構(gòu)基本都要求進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn), 以獲得比較正確的膜結(jié)構(gòu)的局部風(fēng)壓凈壓系數(shù)和平均風(fēng)載體形系數(shù).由于風(fēng)洞試驗(yàn)要滿足一系列的相似準(zhǔn)則,如幾何相似、雷諾數(shù)相似等,通常要完全滿足這些相似條件是不可能的,因此風(fēng)洞模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果有時(shí)會(huì)超過(guò)實(shí)測(cè)值很多.
(2)脈動(dòng)風(fēng)壓系數(shù)的確定膜結(jié)構(gòu)在荷載作用下的位移較大,結(jié)構(gòu)位形的變化會(huì)對(duì)其周圍風(fēng)場(chǎng)產(chǎn)生影響,所以膜結(jié)構(gòu)的風(fēng)動(dòng)力響應(yīng)過(guò)程是流固耦合過(guò)程.這種動(dòng)力過(guò)程的風(fēng)洞試驗(yàn)必須采用氣動(dòng)彈性模型,因此實(shí)現(xiàn)起來(lái)技術(shù)難度較大.近年來(lái)發(fā)展的"數(shù)值風(fēng)洞"技術(shù)受到越來(lái)越多的重視.這種技術(shù)簡(jiǎn)單的說(shuō)就是將計(jì)算流體力學(xué)(CFD)和計(jì)算結(jié)構(gòu)力學(xué)(CSD)技術(shù)結(jié)合起來(lái),用計(jì)算流體力學(xué)來(lái)模擬結(jié)構(gòu)周圍的風(fēng)場(chǎng),用計(jì)算結(jié)構(gòu)力學(xué)來(lái)模擬膜結(jié)構(gòu),再借助某些參數(shù)的傳遞來(lái)實(shí)現(xiàn)兩者之間的耦合作用,不過(guò),該方法還處試驗(yàn)階段.(3)風(fēng)振動(dòng)力分析風(fēng)力可分成平均風(fēng)和脈動(dòng)風(fēng)兩部分.平均風(fēng)的周期較長(zhǎng),其對(duì)結(jié)構(gòu)的作用性質(zhì)相當(dāng)于靜力.脈動(dòng)風(fēng)的周期較短,其對(duì)結(jié)構(gòu)的作用為動(dòng)力性質(zhì).
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