




风振动力分析。风力可分成平均风和脉动风两部分。平均风的周期较长,其对结构的作用性质相当于静力。脉动风的周期较短,其对结构的作用为动力性质。当结构的刚度较小,自振频率较低时,在脉动风荷载的作用下可能产生较大的变形和振动,所以在设计索膜这类小刚度结构时,应进行风振动力计算。索膜结构具有振型频谱密集、非线性特征和三维效应不可忽略等特点,针对高层和桥梁结构的风振分析方法不能直接应用。索膜结构的响应与荷载呈非线---,对于索膜结构定义荷载风振系数或阵风系数在理论上也是不正确的。
荷载分析的内容和方法,膜结构的荷载分析是在形状分析所得到的外形与初始应力分布的基础上进行的,看台膜结构施工,检查结构在各种荷载组合下的强度、刚度是否满足预定要求的过程。膜结构的找形有不同的理论方法,但荷载分析基本上都采用非线性有限元(nonlinearfiniteelementmethod),即将结构离散为单元和结点,单元与单元通过结点相连,外荷载作用在结点上,膜结构看台,通过建立结点的平衡方程,获得求解。由于索膜结构是大变形问题,在推导有限元方程时,需考虑位移---项对应变的影响,即考虑几何非线性。当然,膜材本身也是非线性的,在工程应用上时,材料的非线性问题一般不予考虑。
空气动力失稳,膜结构是风敏感结构,膜结构定做看台,存在空气动力失稳(aerodynamicinstability)的问题。从本质上看,结构空失稳是由于结构在振动过程中从与气流的振型耦合中吸收能量,当吸收能量大于耗散能量时,就会产生能量累积,当这种能量累积达到某一阀值(临界风速)后,结构就会从一种低能量(稳定)的振动形式跃迁到另一种高能量(不稳定)的振动形式上去。所以,膜结构存在设计风速作用下的动力失稳问题,幸运的是至今还没有这方面破坏的膜结构实例。
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