索膜结构看台的设计与荷载解析

　　据报道，索膜结构看台的设计分为三个阶段：荷载分析、找形分析和切割分析。在找形分析和荷载分析中，当前市场内外学者大多采用动力松弛法、非线性有限元法、力密度法和能量法。与有限元法相比，动态松弛法简单且节省内存，因为它不需要在每次迭代时形成结构整体刚度矩阵，但该方法的成功取决于时间增量、节点虚拟质量、阻尼系数等参数的选择。

　　一些研究人员应用动态松弛法分析索膜结构棚的初始形状和静荷载，引入节点刚度调整系数，并提出刚度调整系数的经验值，以控制计算的收敛性，越方便、越灵活，并尝试使用不考虑时间增量和阻尼系数的直接刚度法，计算过程仅由结构刚度控制来计算结构。典型算例表明，刚度调整系数的引入使计算易于调整和控制，越稳定，越稳定，以适应参数相对固定的各类结构的计算稳定性，并充分发挥了动力松弛法在分析索膜等强非线性结构时的优势。将测地线单元引入找形分析，加快了找形的收敛速度。索膜结构看台的荷载分析如下：

　　荷载分析中包括的荷载类型包括节点集中荷载、静荷载、均布压力荷载、雪荷载和风荷载。

　　静载荷包括材料的重量，如电缆材料、膜材料、杆等。均布压力（吸力）是指垂直作用于膜表面的单位面积压力，如充气膜结构的气压。由于元素的几何位置和形状的变化，在每次迭代过程中必须重新计算元素的当前面积和法向量方向。从单元的当前区域获得总压力，然后将其分为三个节点，然后根据力的方向投影到总坐标。

　　与其他类型的荷载相比，风荷载是一种越为复杂的荷载，是膜结构的控制荷载。

　　风荷载的作用受风向和作用面形状的影响。一般结构分析将风荷载视为静荷载。目前，我国还没有关于膜装药桩棚风荷载体型系数的规范。风荷载计算采用文献中提出的简化方法。在这种方法中，用户输入作用在单位面积上的风压以及风向和轴之间的角度。然后，从风荷载方向和每个单元法向量之间的夹角的方向余弦，可以获得垂直于每个单元表面的风力，将其分布到每个节点，然后投影到整体坐标方向。因此，只要在计算过程中定义了风作用的方向，并取了局部基本风压值，该方法就可以轻便计算。当然，这是一种简化的计算方法。对于大类型膜结构看台的重要结构，仍然需要进行风洞试验来确定风压系数。