充气膜结构的找形方法及风振分析理论研究

对建筑指定外形的充气膜结构，以指定外形为拟定的找形目标，首先建立目标外形的力密度平衡方程，然后采用线性调整理论，不断迭代求解得到指定外形对应的应力分布，然后褪去应力，进而得到充气膜结构的近似零应力态。在此零应力态上充气，则得到的结构的预应力态与结构指定的外形一致。以此方法来建立一套用于指定建筑外形的充气膜结构找形方法。充气膜结构在风荷载作用下，膜内封闭的气体与膜面一起运动，又因其形体大，刚度小，往往会产生较大的位移和变形。因此考虑内部气体为可压缩气体，外部气体为不可压缩气体，采用任意的拉格朗日-欧拉方法来描述内外流体与结构统一的流固耦合运动方程，选取合适的湍流计算模型，采用分区求解算法，包含流体域、结构域和网格域三个计算模块，三者通过压力、速度和位移相互影响和传递，实现结构及其周围流场的实时模拟。由此建立充气膜结构的风振分析理论，为充气膜结构工程设计提供风荷载或风振响应评估的依据。