膜結構抗風計算的內(nèi)容

膜結構輕、柔、飄的顯著特點決定了膜結構抗風計算的內(nèi)容也有自身特點。

（1）靜風壓體型系數(shù)的確定

風荷載體型系數(shù)是描述風壓在結構上不均勻特征的重要參數(shù)，一般結構的體形系數(shù)可以從荷載規(guī)范查得。但膜結構形狀各異，不能從荷載規(guī)范直接獲得風壓體型系數(shù)。所以，較大的膜結構基本都要求進行風洞試驗，以獲得比較正確的膜結構的局部風壓凈壓系數(shù)和平均風載體形系數(shù)。由于風洞試驗要滿足一系列的相似準則，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，因此風洞模擬實驗結果有時會超過實測值很多。

（2）脈動風壓系數(shù)的確定

膜結構在荷載作用下的位移較大，結構位形的變化會對其周圍風場產(chǎn)生影響，所以膜結構的風動力響應過程是流固耦合過程。這種動力過程的風洞試驗必須采用氣動彈性模型，因此實現(xiàn)起來技術難度較大。近年來發(fā)展的“數(shù)值風洞”技術受到越來越多的重視。這種技術簡單的說就是將計算流體力學（CFD）和計算結構力學（CSD）技術結合起來，用計算流體力學來模擬結構周圍的風場，用計算結構力學來模擬膜結構，再借助某些參數(shù)的傳遞來實現(xiàn)兩者之間的耦合作用，不過，該方法還處試驗階段。

（3）風振動力分析

風力可分成平均風和脈動風兩部分。平均風的周期較長，其對結構的作用性質(zhì)相當于靜力。脈動風的周期較短，其對結構的作用為動力性質(zhì)。當結構的剛度較小，自振頻率較低時，在脈動風荷載的作用下可能產(chǎn)生較大的變形和振動，所以在設計索膜這類小剛度結構時，應進行風振動力計算。索膜結構具有振型頻譜密集、非線性特征和三維效應不可忽略等特點，針對高層和橋梁結構的風振分析方法不能直接應用。索膜結構的響應與荷載呈非線性關系，對于索膜結構定義荷載風振系數(shù)或陣風系數(shù)在理論上也是不正確的。

（4）空氣動力失穩(wěn)

膜結構是風敏感結構，存在空氣動力失穩(wěn)（AerodynamicInstability）的問題。從本質(zhì)上看，結構空氣彈失穩(wěn)是由于結構在振動過程中從與氣流的振型耦合中吸收能量，當吸收能量大于

耗散能量時，就會產(chǎn)生能量累積，當這種能量累積達到某一閥值（臨界風速）后，結構就會從一種低能量（穩(wěn)定）的振動形式躍遷到另一種高能量（不穩(wěn)定）的振動形式上去。所以，膜結構存在設計風速作用下的動力失穩(wěn)問題，幸運的是至今還沒有這方面破壞的膜結構實例。