伞形膜结构风振响应研究

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伞形膜结构风振响应研究

以单一伞形、双伞组合、三伞组合张拉膜结构为研究对象

（1）三种体型的膜结构膜面风压分布规律大致相同。伞迎风边缘位置较低在伞形膜结构表面的迎风区形成止压区，伞孔处位置较高，对气流形成阻碍，在迎风区靠近伞用位置形成极值正压，气流绕过伞后形成极值负压区，由负压中心向外，负压逐渐减小直至膜面边缘。在45。风向角下，伞形组合结构膜面风压分布不同于单一伞形膜结构，受后一个膜面迎风角点的影响，前一个膜面的风压不再关于风向对称分布，在风荷载作用下，膜面承受弯矩作用，对结构较为不利。

（2）风向角对膜面正负风压分布域有显著影响，风向角的变化会造成结构膜面正压区和负压区的迁移，45。风向时膜面正压区位结构角点周围，风荷载作用下角点周围膜面容易撕裂，应注意对角点部位膜面进行加强处理。单伞和双伞组合结构的止压极值和负压极值均为0°和45°风向角时取得，三伞组合结构的止压极值和负压极值在0°和90°风向角时取得，在设计时应着重考虑相应风向角。随着矢跨比的增加，结构的风压逐渐增加，在进行设计时应尽量采取合理的结构矢跨比。

（3）结构响应时程结果表明，由于风压力的作用，三种形式的膜结构在迎风区的响应均值、峰值和根方差均较小，受风吸力作用，在伞附近背风侧的膜面位移向上，结构位移响应和内力响应都较大。结构中第一个膜片迎风区受风压最大，风压作用减弱了第一个膜片的风致振动响应，在双伞组合结构和三伞组合结构中均为第一个膜片迎风区位移响应最小。在45°风向角下，三种形式结构的膜面位移最大位置均位于伞孔边缘，膜内力极值位置均位于背风角点附近。

（4）风振响应参数分析表明，通过对三种体型结构的风振响应参数分析可知，三种结构形式均在0°风向角下位移达到最大：三种形式伞形膜结构的位移变化率随着顽张力的增加均趋于减小，常见关跨比为1/14~1/12的单伞和双伞组合张拉膜结构当预张力从4kN/m增加到5kN/m时，结构位移变化率已经小于2%