球场膜结构的荷载分析及研究现状

球场膜结构的荷载分析及研究现状

球场膜结构的荷载分析是指，在找形计算的基础上，研究索膜结构在不同外荷载（风荷载、雪荷载等）作用下，结构形态是否仍然合理，膜结构是否出现局部应力过小导致的松弛倒塌现象或者局部应力过大导致的膜材撕裂破坏。球场膜结构的设计计算过程中，荷载分析常常作为检验索膜结构预设预应力、预定的建筑形态以及相应的找形计算结果是否合理的重要依据。

由于球场膜结构受荷载后结构形态改变易于通过人工观察判断，目前荷载分析的研究重点集中在受荷载作用下膜结构体系的预应力分布上。根据荷载的类别分类，球场膜结构荷载分析研究现状可以分为基于动力分析和基于静力分析的两大类。其中，动力分析研究的更多，主要是通过风洞试验和数值模拟方法来考虑脉冲风荷载作用下，膜材与气流之间的耦合作用。这种复杂的耦合作用会导致气动弹性反应和可能的结构动力失稳现象。球场膜结构中膜材和索系自重较小，可不考虑地震作用。若膜结构的支承构件较大，支承体系在地震荷载作用下的惯性力不能被忽略时，需要考虑其地震作用。静力分析主要采用模型试验和数值模拟的方法来考虑常遇风荷载和雪荷载对结构的影响。

1992年，Kassem等首先进行了充气膜结构的气弹模型试验，虽然是对充气膜结构进行了模型试验，但是其试验方法和参数分析方法也对张拉式球场膜结构的风洞试验具有重大的示范意义。唐喜系统地介绍了球场膜结构设计时风荷载和雪荷载取值的确定方法，然后对某典型张拉膜结构做算例分析，就雪荷载分布系数以及膜材料参数对膜结构荷载分析的影响做了参数分析。赖达东以基于协同分析的球场膜结构找形结果为基准，对比未协同找形的计算结果，研究了结构受荷载后预应力分布情况，验证在设计中引入索膜协同分析的必要性。