大跨度柔性空间结构风洞试验关键技术研究

大跨柔性空间结构体系自重轻、效率高、结构优势独特，且可满足建筑上造型新颖别致的需要，在国内外发展迅速。但因其结构风致响应可能存在流固耦合现象，抗风分析与设计问题已成为其工程应用的关键科学问题之一。目前，针对大跨柔性结构的抗风设计仍主要依赖于风洞试验，但相应试验技术尚无法完全满足对这类柔性结构抗风分析的要求。课题基于已有研究成果，利用最新风洞试验技术，研究大跨柔性空间结构气弹模型风洞试验关键技术，主要包括：1）基于流固耦合程度的大跨空间结构"柔性"判定准则研究，为不同风洞试验模型（压力模型、气动或气弹模型）的使用提供判定准则；2）柔性空间结构气弹模型相似比要求研究，为气弹模型应用提供试验和理论基础；3）柔性空间结构气弹模型风洞试验数据测量技术与应用。研究成果将为揭示柔性空间结构风振响应机理的风洞试验关键技术提供试验和理论基础，为实际工程风洞试验研究提供指导，具有很好的理论意义及工程应用价值。

本项目基于已有研究成果，利用最新风洞试验技术，研究柔性结构体系气弹模型风洞试验关键技术，主要工作及成果包括：1）对单层网壳、双层网壳和弦支穹顶结构基于风致响应分析进行了风敏感性研究，提出了计算背景响应和共振响应的改进分析方法，为基于流固耦合程度的柔性结构判定准则及柔性结构气弹模型相似比要求的确定提供了理论基础。2）提出了薄膜附加质量的简化模型，并对一圆膜在多种气压下的自振特性进行了试验研究。试验结果表明，本项目提出的简化模型的计算结果与试验结果符合非常好。同时，本项目提出了一套数值模拟结构附加质量的方法，并与试验结果吻合良好。在此基础上，完成了一个索穹顶气弹模型试验。最后基于试验结果和数值模拟分析，对气弹模型的相似率确定提出了建议。研究成果为揭示柔性空间结构流固耦合效应和风振响应机理提供试验和理论基础。3）对大跨柔性空间结构气弹模型风洞试验数据测量技术及应用进行了尝试，为同类研究提供了参考。