某膜结构看台结构浅识及找形分析

　　某体育中心膜结构看台主体结构由上部屋盖结构及下部40个墩柱构成，其屋盖结构是为张拉式索膜结构，工程投影为环形，外环直径 310米，内环直径 125 米，投影面积为 53421平方米，展开面积为71000平方米。整个屋盖结构分为钢结构部分、钢索结构部分和膜结构部分。

　　其中钢结构的部分是由上压环、下压环及连接两环的支撑腹杆构成，运用了钢管混凝土的结构，上、下压环的高差是为 20米；钢索结构的部分由内拉环索、脊索、谷索、分布索、分叉索、悬挂索、膜支撑索等组成，其中的内拉环索是由脊索与谷索、分叉索及上、下压环联系，脊索、谷索间由分布索连接成一个稳定的索网构造体系，构成了空间整体的预应力体系，并且经过其他钢索协同的作用，控制了膜结构于不同工况下的位移;膜结构部分由二十个单元膜片构成，膜片四周的边界分别与脊索、谷索、分叉索和钢结构的支撑腹杆连接。整个膜结构看台屋盖结构形成一个自平衡体系，其下压环节点与下部墩顶节点只有位移自由度的耦合，使得膜结构屋盖所受到的竖向自重以及横向风荷载传到下部结构。

　　因索膜结构所运用的膜材与索材自身并未具备刚度与形状，只有将材料施加了预应力才能够获取结构承载所需的刚度和形状，因此在进行受力分析过程之前需要对结构进行找形分析。

　　对于该结构而言，传统的找形方法是∶先将膜结构屋盖之中的索膜结构及钢结构交接的节点作为“固定位置”，单独对索膜结构进行了找形，求出节点反力后，将反力施加于钢结构部分和下部墩结构，再进行分析。为了更准确的建立模型，采用整体协同找型的分析方法，把膜结构屋盖结构的3个部位作为一个整体进行了找型，得到了结构成型的终端形状。

　　找形后，膜结构看台各构件的内力状态如表1;经过分析，结构的前三阶模态频率和模态描述如表2。由此可以看出，此索膜结构的刚度相对较小，由于所模拟的脉动风速场的能量主要集中于 0～1Hz 范围内，结构易与气动力进行耦合而发生共振，致合结构破坏，因此需对其加以非线性动力时程的分析。