球場(chǎng)膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的荷載分析

球場(chǎng)膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的荷載分析

球場(chǎng)膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的荷載分析是找形分析的后續(xù)步驟，主要包括靜力分析和動(dòng)力分析。在經(jīng)過(guò)初始形態(tài)分析確定幾何形狀，以及確定預(yù)張力的基礎(chǔ)上，然后進(jìn)行膜結(jié)構(gòu)的荷載效應(yīng)分析。在分析過(guò)程中應(yīng)考慮各種可能的荷載組合情況對(duì)膜結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形的影響。通過(guò)荷載分析，可以檢驗(yàn)找形后的球場(chǎng)膜結(jié)構(gòu)在外荷載作用下是否安全。當(dāng)計(jì)算結(jié)果不能滿足要求時(shí)，應(yīng)重新確定初始形態(tài)。

球場(chǎng)膜結(jié)構(gòu)受到的力一般包括體積力與面力。風(fēng)荷載與雪荷載等外部荷載屬于面力，自重屬于體積力。膜結(jié)構(gòu)對(duì)風(fēng)的動(dòng)力作用十分敏感，在設(shè)計(jì)中必須考慮風(fēng)的動(dòng)力作用。計(jì)算膜的內(nèi)力和位移時(shí)，應(yīng)考慮風(fēng)荷載的動(dòng)力效應(yīng)。對(duì)于形狀較為簡(jiǎn)單的球場(chǎng)膜結(jié)構(gòu)可采用乘以風(fēng)振系數(shù)的方法考慮結(jié)構(gòu)的風(fēng)動(dòng)力效應(yīng)。

與形態(tài)分析類似，在荷載分析的研究過(guò)程中，一般采用的方法有動(dòng)態(tài)松弛法、非線性有限元法、力密度法和能量法等。主要是計(jì)算球場(chǎng)膜結(jié)構(gòu)在受到荷載影響的情況下，膜面的應(yīng)力值是否還可以滿足強(qiáng)度要求。同時(shí)，由于膜只能承受拉力，因此在荷載分析中要驗(yàn)算薄膜是否處于受壓狀態(tài)。國(guó)內(nèi)外有不少關(guān)于此類問題的研究文獻(xiàn)，大多采用其能承受多大應(yīng)力值來(lái)判定膜材是否出現(xiàn)受壓狀態(tài)，若主拉應(yīng)力小于0則處于受壓狀態(tài)，表示有褶皺出現(xiàn)?？梢酝ㄟ^(guò)修正受壓?jiǎn)卧獎(jiǎng)偠葋?lái)減小或忽略受壓?jiǎn)卧獙?duì)整體剛度矩陣的作用，再重新回到原來(lái)的非線性方程組進(jìn)行迭代求解。若迭代求解過(guò)程中計(jì)算不收斂，則證明由于應(yīng)力重分布導(dǎo)致局部單元?jiǎng)偠炔蛔悖柚匦逻M(jìn)行找形。此時(shí)可以通過(guò)調(diào)整邊界條件或預(yù)張力大小后重新進(jìn)行結(jié)構(gòu)的荷載分析。