膜結構設計的風(fēng)荷載與風(fēng)洞試驗
　　
　　1、膜結構抗風(fēng)設計的重要性
　　
　　近年來(lái)，一些大型膜結構在強風(fēng)作用下破壞的實(shí)例，也從另一個(gè)側面證明了抗風(fēng)設計的重要性。比如，美國佐治亞穹頂在建成幾年后，于 1995 年的一次大雨強風(fēng)襲擊下，五片薄膜被撕裂，撕裂長(cháng)度達20余米；
　　
　　膜結構與傳統建筑結構的兩個(gè)顯著(zhù)特點(diǎn)是輕和柔。輕，意味著(zhù)結構自身的慣性力很小，地震作用下的影響基本可以忽略不計，相對比較下風(fēng)對膜結構的影響更為重要；柔，意味著(zhù)彎曲剛度很低，膜結構對外荷載的抵抗主要通過(guò)自身形狀的改變來(lái)實(shí)現，即膜結構在荷載作用下會(huì )產(chǎn)生非常大的變形，表現出明顯彎曲線(xiàn)性特征。這些特點(diǎn)決定了膜結構是風(fēng)敏感結構，抗風(fēng)設計是膜結構的設計中很好的要考慮的因素。
　　
　　2、膜結構抗風(fēng)參數的確定
　　
　　由于膜結構的形體各異以及相關(guān)理論研究的滯后，目前在膜結構的體型系數和風(fēng)振系數確定方面還沒(méi)有一種普遍適用的方法。由于膜結構的響應與荷載呈非線(xiàn)性關(guān)系，因此定義荷載風(fēng)振系數在理論上并不完善，應該確定基于響應的風(fēng)振系數。對于復雜體型的大、中型膜結構，需借助風(fēng)洞試驗來(lái)確定相應設計參數。 　　3、膜結構風(fēng)洞試驗
　　
　　所謂風(fēng)洞試驗，就是將建筑物的縮尺模型置于一個(gè)特殊設計的管道內，用動(dòng)力設備產(chǎn)生與實(shí)際情況近似的可控制的氣流，并借助一定的測量?jì)x器，獲得所需的氣動(dòng)力信息。
　　
　　膜結構風(fēng)荷載的確定包含對膜結構表面風(fēng)壓分布的預測，或是風(fēng)載體型系數的確定，以及對結構在脈動(dòng)風(fēng)荷載作用下的動(dòng)態(tài)響應的預測，或是風(fēng)振系數的確定兩部分。盡管風(fēng)洞試驗具有費用高、周期長(cháng)、某些相似數無(wú)法準確模擬等缺點(diǎn)，但它仍然是目前研究鈍體繞流的主要方法。目前的風(fēng)洞測壓試驗技術(shù)已比較成熟，借助大氣邊界層風(fēng)洞，通過(guò)對剛性模型表面動(dòng)態(tài)風(fēng)壓的測量，所獲得的結果，可以基本滿(mǎn)足結構設計的要求。由于膜結構在荷載作用下的位移較大，結構位形的變化必然會(huì )對其周?chē)L(fēng)場(chǎng)產(chǎn)生影響，從而改變其表面的風(fēng)壓分布。所以膜結構的風(fēng)致動(dòng)力響應過(guò)程是一個(gè)典型的流固耦合（風(fēng)與結構相互作用）過(guò)程。對這一動(dòng)力過(guò)程的風(fēng)洞試驗模擬必須采用氣動(dòng)彈性模型。氣動(dòng)彈性模型試驗涉及到大量的相似參數和復雜的觀(guān)測技術(shù)，技術(shù)難度大，目前國內外在這方面都還處于研究階段。 　　隨著(zhù)計算機有限元技術(shù)的發(fā)展，一種將計算流體力學(xué)和計算結構力學(xué)結合起來(lái)，用計算流體力學(xué)來(lái)模擬結構周?chē)娘L(fēng)場(chǎng)、用計算結構力學(xué)來(lái)模擬膜結構，再借助某些參數的傳遞來(lái)實(shí)現兩者之間的耦合作用的所謂“數值風(fēng)洞”技術(shù)受到了越來(lái)越多的重視。從理論上講，這種方法具有較強的準確度和廣泛的適應性。在實(shí)際操作上，還有很多技術(shù)問(wèn)題有待于進(jìn)一步探討。
　　
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