膜結(jié)構設計的風荷載與風洞試驗
　　
　　1、膜結(jié)構抗風設計的重要性
　　
　　近年來，一些大型膜結(jié)構在強風作用下破壞的實例，也從另一個側(cè)面證明了抗風設計的重要性。比如，美國佐治亞穹頂在建成幾年后，于 1995 年的一次大雨強風襲擊下，五片薄膜被撕裂，撕裂長度達20余米；
　　
　　膜結(jié)構與傳統(tǒng)建筑結(jié)構的兩個顯著特點是輕和柔。輕，意味著結(jié)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，相對比較下風對膜結(jié)構的影響更為重要；柔，意味著彎曲剛度很低，膜結(jié)構對外荷載的抵抗主要通過自身形狀的改變來實現(xiàn)，即膜結(jié)構在荷載作用下會產(chǎn)生非常大的變形，表現(xiàn)出明顯彎曲線性特征。這些特點決定了膜結(jié)構是風敏感結(jié)構，抗風設計是膜結(jié)構的設計中很好的要考慮的因素。
　　
　　2、膜結(jié)構抗風參數(shù)的確定
　　
　　由于膜結(jié)構的形體各異以及相關理論研究的滯后，目前在膜結(jié)構的體型系數(shù)和風振系數(shù)確定方面還沒有一種普遍適用的方法。由于膜結(jié)構的響應與荷載呈非線性關系，因此定義荷載風振系數(shù)在理論上并不完善，應該確定基于響應的風振系數(shù)。對于復雜體型的大、中型膜結(jié)構，需借助風洞試驗來確定相應設計參數(shù)。 　　3、膜結(jié)構風洞試驗
　　
　　所謂風洞試驗，就是將建筑物的縮尺模型置于一個特殊設計的管道內(nèi)，用動力設備產(chǎn)生與實際情況近似的可控制的氣流，并借助一定的測量儀器，獲得所需的氣動力信息。
　　
　　膜結(jié)構風荷載的確定包含對膜結(jié)構表面風壓分布的預測，或是風載體型系數(shù)的確定，以及對結(jié)構在脈動風荷載作用下的動態(tài)響應的預測，或是風振系數(shù)的確定兩部分。盡管風洞試驗具有費用高、周期長、某些相似數(shù)無法準確模擬等缺點，但它仍然是目前研究鈍體繞流的主要方法。目前的風洞測壓試驗技術已比較成熟，借助大氣邊界層風洞，通過對剛性模型表面動態(tài)風壓的測量，所獲得的結(jié)果，可以基本滿足結(jié)構設計的要求。由于膜結(jié)構在荷載作用下的位移較大，結(jié)構位形的變化必然會對其周圍風場產(chǎn)生影響，從而改變其表面的風壓分布。所以膜結(jié)構的風致動力響應過程是一個典型的流固耦合（風與結(jié)構相互作用）過程。對這一動力過程的風洞試驗模擬必須采用氣動彈性模型。氣動彈性模型試驗涉及到大量的相似參數(shù)和復雜的觀測技術，技術難度大，目前國內(nèi)外在這方面都還處于研究階段。 　　隨著計算機有限元技術的發(fā)展，一種將計算流體力學和計算結(jié)構力學結(jié)合起來，用計算流體力學來模擬結(jié)構周圍的風場、用計算結(jié)構力學來模擬膜結(jié)構，再借助某些參數(shù)的傳遞來實現(xiàn)兩者之間的耦合作用的所謂“數(shù)值風洞”技術受到了越來越多的重視。從理論上講，這種方法具有較強的準確度和廣泛的適應性。在實際操作上，還有很多技術問題有待于進一步探討。
　　
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