基于充气膜的找形及荷载分析

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1、上海交通大学硕士学位论文充气膜的找形及荷载分析姓名：陈斌申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：龚景海20070228充气膜的找形及荷载分析摘要随着充气膜自身技术的完善以及新型膜材ETFE的出现，充气膜的价值重新得到了人们的重视和肯定，其在实际工程中的应用也逐渐广泛起来。虽然充气膜得到了全面的发展，但专门用于其结构分析的软件却少之又少，同时充气膜的研究思路和设计方法大部分还停留在上个世纪，这些都远远跟不上现代充气膜发展的要求。基于此点，本文编制了专门的充气膜分析程序，进行了全面的初始形态分析和荷载分析，得到了一些有益的结论，希望对实际工程有一定的参考作用。本文首先分析了充气

2、膜初始形态分析过程中的核心因素－内压，比较了张拉膜和充气膜在找形过程中的异同，提出了初始形态分析的研究思路，并根据这个思路，编程实现了找形过程的模拟。分析了找形过程中存在的三类问题及各自的找形方法。详细进行了初始形态下的参数研究，得到了初始形态和预应力、内压等参数变化规律。分析了索在充气膜初始形态分析过程中的重要作用。接着分析了雪荷载在充气膜荷载分析中的重要性及如何正确处理积雪的方法。分析了外荷载作用下内压和体积的变化规律及如何求解结构的体积。完成了充气膜在各种荷载作用下的分析，重点对充气拱结构进行了全面的受力性能分析，详细进行了风荷载和不均匀雪荷载作用下的参数研究，总结了此

3、类结构的受力特点，并对实际工程设计提出建议。关键词：充气膜，内压，索，充气拱FORMFINDINGANDSTATICANALYSISFORPNEUMATICMEMBRANEABSTRACTWiththeprogressofthepneumaticmembrane’stechnologyandtheuseofnewmembranematerial—ETFE，peoplehaveinterestsinthepneumaticmembranestructureagain.Thepneumaticmembranegraduallyhasawideapplicationinactual

4、projects.Nowadaysthesoftwareprofessionallyforthepneumaticmembraneanalysisanddesignisrare.Meanwhilepeople’scomprehensionandthemethodsofresearchanddesignforpneumaticmembranestructuresareoutdated,theseallpreventthedevelopmentoftheupdatedpneumaticmembrane.Basedonthese,thethesiscompilestheprogra

5、mforformfindingandstaticanalysisandcarriesoutthewholeprocessanalysisforthepneumaticmembraneandgetssomevaluableconclusionsandrulesforpneumaticmembranestructures.Throughtheseresearches,authorwishestoinstructtheactualprojectsdesign.Thethesisfirstanalyzesthemostimportantfactor—airpressureduring

6、theprocessofformfindingandcomparethedifferencebetweenthepneumaticmembraneandtensionedmembrane.Thenamethodofformfindingforthepneumaticmembraneisproposed.Accordingtothismethod,aprogramiscompiledtosimulatetheprocessofformfinding.Threekindsofequilibriumsurfaceareintroducedandanalyzed.Thethesisd

7、etailedlyanalyzessomeparametersunderinitialformandgetstherelationshipbetweeninitialshapeandairpressureandprestressingforceandanalyzesthecable’sfunctionandimportanceduringtheformfindingprocess.Thethesisanalyzestheimportanceofsnowloadduringthestaticanalysi