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索膜結(jié)構(gòu)載荷分析


  荷載分析包括靜力分析和動(dòng)力分析兩部分。
  靜力分析:索膜結(jié)構(gòu)靜力分析考慮的主要荷載是風(fēng)荷載、雪荷載、自重、溫度荷載及懸掛荷載。力密度法、動(dòng)力松弛法和非線性有限元法這三類方法都可用于索膜結(jié)構(gòu)的靜力分析,其中非線性有限元法是常用的方法,它也可用于動(dòng)力分析。由于索膜單元具有小應(yīng)變、大位移的強(qiáng)幾何非線性特點(diǎn),因此單元模型建立時(shí),必須考慮非線性效應(yīng)。
  動(dòng)力分析:索膜結(jié)構(gòu)是一種柔性體系,具有對地震荷載和風(fēng)荷載很好的自適應(yīng)性,通常在索膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),不進(jìn)行動(dòng)力分析.但是索膜結(jié)構(gòu)因其自身輕、剛度小而自振頻率較低,對風(fēng)反應(yīng)敏感,不少索膜結(jié)構(gòu)的事故是由強(qiáng)風(fēng)引起的,例如佐治亞穹頂于剛剛建成3年后的1995年在一次強(qiáng)風(fēng)大雨襲擊下有四片薄膜被撕裂,撕裂長度達(dá)10余米。
  這不僅是因?yàn)樗髂そY(jié)構(gòu)向上的風(fēng)吸力可能會(huì)比向下的結(jié)構(gòu)自重、屋面活荷載、雪荷載更大,而且由于索膜結(jié)構(gòu)的自重小,使索膜結(jié)構(gòu)的風(fēng)致動(dòng)力效應(yīng)與其它結(jié)構(gòu)相比具有明顯的特殊性:在風(fēng)作用下,局部膜單元的加速度和速度反應(yīng)較大,可能對周圍的空氣紊流速度產(chǎn)生影響而形成自激振動(dòng)。索膜結(jié)構(gòu)
  另外膜結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載作用下,產(chǎn)生較大的變形,風(fēng)載作用方向和大小與結(jié)構(gòu)的變形之間存在著相互的耦合作用,結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性與結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)表現(xiàn)出幾何非線性和物理非線性;附加在結(jié)構(gòu)上的空氣質(zhì)量是影響膜結(jié)構(gòu)反應(yīng)的因素之一;薄膜動(dòng)力反應(yīng)可能改變結(jié)構(gòu)周圍氣流場,進(jìn)而發(fā)生結(jié)構(gòu)與氣流耦合的自激性顫振;由于風(fēng)荷載為常遇動(dòng)性荷載,在往復(fù)荷載多次循環(huán)后,薄膜材料在聯(lián)結(jié)處易發(fā)生涂層疲勞、剝落,進(jìn)而引起膜材老化、撕裂等。


 
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