建筑学论文哪里有？本文以单一伞形、双伞组合、三伞组合张拉膜结构为研究对象，采用CFD数值模拟方法研究了伞形和伞形组合式张拉膜结构的表面风荷载分布特性，并采用时域法对三种形式的伞形张拉膜结构进行风振响应计算，分析总结了风向角、膜初始预张力、结构矢跨比对伞形和伞形组合式张拉膜结构风致响应的影响规律。
第1章 绪论
1.3.2 膜结构风振响应研究现状
膜结构大跨、轻柔、大变形、非线性、造型复杂等特点，给膜结构风振分析带来了挑战，传统的风振分析方法对此类结构不再适用，国内外对膜结构在风荷载作用下结构响应的分析研究尚处于起步阶段。
膜结构风振响应研究的方法包括现场实测、随机振动分析、风洞试验和数值风洞。现场实测法最为直接，可以得到真实的结构响应数据，并且可以对试验和数值模拟结果进行验证。随机振动分析方法包括频域方法和时域方法，其中频域法概念清楚、计算简单但在计算中无法考虑非线性对结构风振的影响。时域法适用范围较广，可以考虑结构的非线性，具有较高的计算精度，因此被广泛应用，在应用该方法前首先需要借助风洞试验或计算机模拟得到风时程样本，然后将风时程加载到结构上在时域内进行求解，最后对响应结果进行统计分析获得结构风振特性。应用风洞试验法进行结构风振研究分为两种思路，一种采用刚性模型，获得结构表面的风压分布后结合随机振动时域法获得结构响应，另一种是采用气弹模型，直接测得结构的风荷载和风振响应。气弹模型要满足动力相似条件，而且还需要对结构的响应实现高精度测量，技术难度较大。运用数值风洞方法研究膜结构风振响应，一种可以采用刚性模型，选用合适的湍流模型在进行风场绕流分析后获得结构表面风荷载，结合随机振动分析法进行结构风振响应分析；另一种为流固耦合模拟，可以直接获得风荷载下结构的位移信息。流固耦合模拟对计算机性能要求高，目前结构与风场的耦合计算中耦合边界数据传递、湍流模拟等问题尚需要进一步研究解决。国内外学者在索膜结构风振响应方面做了大量的探索和研究。
第3章 伞形组合膜结构的风荷载分布特性
3.1 风的基本特性
3.1.1 平均风特性
平均风沿高度变化的规律分为对数律和指数律，其中对数律不适用于整个大气边界层。基于工程应用考虑，自GBJ 9-87荷载规范开始，在近地面范围内我国《建筑结构荷载规范》（GB5009-2012）[57]采用指数律平均风剖面，本文中的风速剖面也采用指数律。
伞形膜结构是张拉膜结构的基本体型之一，在实际工程中较多采用单体结构形式或组合结构形式（如图3-1所示），常被用作公园凉亭或遮阳棚，结构中心设置支撑柱或者刚环形成结构高点，结构四周较低，通常设置柔性边索或刚性边梁，柔性边界会随着膜材的张紧而变形，结构轮廓柔美，在跨度较大时可增设脊索，改善膜面应力分布情况。本章主要进行不同风向角和矢跨比下单一伞形、双伞组合、三伞组合张拉膜结构的风场绕流模拟，分析三种结构形式的伞形张拉膜结构表面风荷载分布特性。
第5章 伞形组合膜结构风振响应参数分析
5.1 单一伞形膜结构风振响应参数分析
本节设置结构矢跨比1/6、1/8、1/10、1/12、1/14，风向角0°、15°、30°、45°和膜面预张力2kN/m、3kN/m、4kN/m、5kN/m、6kN/m，分析风向角、矢跨比、预张力对单一伞形张拉膜结构风振响应的影响。
5.1.1 风向角的影响
本节考虑风向角的变化对结构响应的影响，对结构进行风振响应分析。图5-1给出了结构位移极值、膜内力极值、索内力极值以及支反力极值随风向角变化的曲线，由图可知，随着风向角的增大，结构位移极值略有降低，在0°风向角下，结构位移响应最大，在实际工程设计时应尽量将当地主风向与结构成45°夹角布置。风向角对膜内力极值和支反力极值影响较大，膜内力极值随着风向角的增大线性增加，随着风向角从0°变为45°，支反力极值逐渐增加，但增大的幅度逐渐减小，膜内力极值和支反力极值都在45°风向角时取得最大值。索内力极值随着风向角的变化先增大后减小，在15°风向角时取得最大值。
5.2 双伞组合膜结构风振响应参数分析
本节设置结构矢跨比1/6、1/8、1/10、1/12、1/14，风向角0°、45°、90°和膜面预张力2kN/m、3kN/m、4kN/m、5kN/m、6kN/m，分析风向角、矢跨比、预张力对双伞组合张拉膜结构风振响应的影响。
5.2.1 风向角的影响
图5-4给出了结构响应极随风向角变化的曲线。由图可知，随着风向角的增加，结构位移极值有所减小，在0°风向角时双伞组合张拉膜结构的位移响应最大，1/8~1/14矢跨比时宜将结构与当地主风向呈45°夹角布置。0°和45°风向角时的结构膜面内力极值几乎相等，90°风向角下，结构膜内力极值较小，为降低膜材在风荷载作用下发生局部损坏的概率，可将结构垂直于风向布置。45°风向角下索内力极值最大，在90°风向角下结构支反力最大，将结构垂直于风向布置时应注意将膜结构四个角点进行可靠锚固。
结论与展望
后续研究工作的展望
大跨度膜结构的风振响应研究目前是结构抗风领域的新课题，本文在伞形膜结构和伞形组合膜结构的表面风荷载分布以及风振响应方面做了一些工作，得到了部分可供参考的成果，但研究深度有限，本文不足之处及后续工作展望如下：
（1）本文仅研究了10m跨度的无脊索的伞形膜结构模型，而张拉膜结构形式多样，今后的研究中可以选取更多不同形式和结构参数的结构模型进行研究，为进一步总结风压规律提供数据支撑。当结构形式发生变化时其风压分布也会发生变化，风振结果也会随之改变，所以对于其他形式的张拉膜结构还需进一步研究。
（2）本文模拟风速采用的是目前模拟风速的常用方法，将风荷载假设为平稳高斯随机过程，有研究表明风荷载在结构边缘区域会表现出明显的非高斯特性，在今后的研究中可以采用模拟非高斯随机过程的方法来模拟风速。
（3）本文基于计算机硬件水平以及湍流模型的对比，选择了雷诺平均法中的SST k−模型，若想获得重要的湍流信息，在计算机硬件条件允许时，可以选择更为精确的大涡模拟法，本文利用CFD数值模拟仅进行了风场稳态分析，可进一步考虑采用CFD技术进行瞬态分析，数值风洞模拟前景广阔，在未来期望用数值方法取代风洞试验，还需要对风湍流特性、湍流模型、以及结构与风场的耦合计算中耦合边界数据传递等问题有更加深入的研究。
参考文献（略）
