膜结构风振响应研究现状

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膜结构风振响应研究现状

膜结构大跨、轻柔、大变形、非线性、造型复杂等特点，给膜结构风振分析带来了挑战，传统的风振分析方法对此类结构不再适用，国内外对膜结构在风荷载作用下结构响应的分析研究尚处于起步阶段。
膜结构风振响应研究的方法包括现场实测、随机振动分析、风洞试验和数值风洞。现场实测法最为直接，可以得到真实的结构响应数据，并目可以对试验和数值模拟结果进行验证。随机振动分析方法包括频域方法和时域方法，其中频域法概念清楚、计算简单伯在计算中无法考虑非线性对结构风振的影响。时域法适用范围较厂，可以者虑结构的非线性，具有较高的计算精度，因此被厂泛应用：在应用该方法前首先需要借助风洞试验或计算机模拟得到风时程样本，然后将风时程加载到结构上在时域内进行求解，最后对响应结果进行统计分析获得结构风振特性。应用风洞试验法进行结构风振研究分为两种思路，一种采用刚性模型，获得结构表面的风压分布后结合随机振动时域法获得结构响应，另一种是采用气弹模型，直接测得结构的风荷载和风振响应。气弹模型要满足动力相似条件，而且还需要对结构的响应实现高精度测量，技术难度较大。运用数值风洞方法研究膜结构风振响应，一种可以采用刚性模型，选用合适的瑞流模型在进行风场绕流分析后获得结构表面风荷载，结合随机振动分析法进行结构风振响应分析：另一种为流固耦合模拟，可以直接获得风荷载下结构的位移信息。流固耦合模拟对计算机性能要求高，目前结构与风场的耦合计算中耦合边界数据传、瑞流模拟等问题尚需要进一步研究解决。国内外学者在索膜结构风振响应方面做了大量的探索和研究。