球場(chǎng)膜結(jié)構(gòu)的荷載分析及研究現(xiàn)狀

球場(chǎng)膜結(jié)構(gòu)的荷載分析及研究現(xiàn)狀

球場(chǎng)膜結(jié)構(gòu)的荷載分析是指，在找形計(jì)算的基礎(chǔ)上，研究索膜結(jié)構(gòu)在不同外荷載（風(fēng)荷載、雪荷載等）作用下，結(jié)構(gòu)形態(tài)是否仍然合理，膜結(jié)構(gòu)是否出現(xiàn)局部應(yīng)力過(guò)小導(dǎo)致的松弛倒塌現(xiàn)象或者局部應(yīng)力過(guò)大導(dǎo)致的膜材撕裂破壞。球場(chǎng)膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程中，荷載分析常常作為檢驗(yàn)索膜結(jié)構(gòu)預(yù)設(shè)預(yù)應(yīng)力、預(yù)定的建筑形態(tài)以及相應(yīng)的找形計(jì)算結(jié)果是否合理的重要依據(jù)。

由于球場(chǎng)膜結(jié)構(gòu)受荷載后結(jié)構(gòu)形態(tài)改變易于通過(guò)人工觀察判斷，目前荷載分析的研究重點(diǎn)集中在受荷載作用下膜結(jié)構(gòu)體系的預(yù)應(yīng)力分布上。根據(jù)荷載的類別分類，球場(chǎng)膜結(jié)構(gòu)荷載分析研究現(xiàn)狀可以分為基于動(dòng)力分析和基于靜力分析的兩大類。其中，動(dòng)力分析研究的更多，主要是通過(guò)風(fēng)洞試驗(yàn)和數(shù)值模擬方法來(lái)考慮脈沖風(fēng)荷載作用下，膜材與氣流之間的耦合作用。這種復(fù)雜的耦合作用會(huì)導(dǎo)致氣動(dòng)彈性反應(yīng)和可能的結(jié)構(gòu)動(dòng)力失穩(wěn)現(xiàn)象。球場(chǎng)膜結(jié)構(gòu)中膜材和索系自重較小，可不考慮地震作用。若膜結(jié)構(gòu)的支承構(gòu)件較大，支承體系在地震荷載作用下的慣性力不能被忽略時(shí)，需要考慮其地震作用。靜力分析主要采用模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬的方法來(lái)考慮常遇風(fēng)荷載和雪荷載對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。

1992年，Kassem等首先進(jìn)行了充氣膜結(jié)構(gòu)的氣彈模型試驗(yàn)，雖然是對(duì)充氣膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行了模型試驗(yàn)，但是其試驗(yàn)方法和參數(shù)分析方法也對(duì)張拉式球場(chǎng)膜結(jié)構(gòu)的風(fēng)洞試驗(yàn)具有重大的示范意義。唐喜系統(tǒng)地介紹了球場(chǎng)膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)風(fēng)荷載和雪荷載取值的確定方法，然后對(duì)某典型張拉膜結(jié)構(gòu)做算例分析，就雪荷載分布系數(shù)以及膜材料參數(shù)對(duì)膜結(jié)構(gòu)荷載分析的影響做了參數(shù)分析。賴達(dá)東以基于協(xié)同分析的球場(chǎng)膜結(jié)構(gòu)找形結(jié)果為基準(zhǔn)，對(duì)比未協(xié)同找形的計(jì)算結(jié)果，研究了結(jié)構(gòu)受荷載后預(yù)應(yīng)力分布情況，驗(yàn)證在設(shè)計(jì)中引入索膜協(xié)同分析的必要性。