膜结构汽车棚在风荷载中的应力分析

　　据悉，有研究人员运用了典型的膜结构汽车棚模型，实现了气承式膜结构拉索与膜面在风载作用下的接触分析，其模型通过有限元软件ANSYS中的接触单元定义拉索与膜面之间的接触关系，通过改变风向、风速、内压以及拉索与膜面的摩擦系数计算，得到如下结论∶

　　（一）索的施加使得结构刚度增加，加强了结构的整体稳定性，能够应对膜结构在风荷载作用下过大变形、膜材裂开等破坏问题。

　　（二）风向对拉索与膜面相互作用影响较大，格外在出现较不利风向时，迎风面拉索随膜面下凹变形发生位移导致索应力减低，或者还会出现松弛现象，拉索在迎风面施加对整体膜结构汽车棚承受外荷载没有显明作用。

　　（三）内压的改变对拉索的轴向应力以及拉索与膜面的接触分析的影响是微妙的，合理的内压是工程所需要的。初始形态中合理的内压可以使膜面以及拉索获得合理的预应力，在风荷载的作用下，适当增加内压，利于结构抵御外荷载，不会影响气承式气膜结构的使用功能。

　　（四）考虑不同摩擦系数对拉索与膜面接触分析的影响，在工程设计中对膜材选取有重大的参考价值。结合实际工程中所使用的材料及属性，能够越好把握拉索与膜面的相互作用，实现一些方面上膜结构车棚工程的优化设计。

　　（五）预张力一定时，若弹性模量相同而膜材厚度不同，膜结构工程找形后的膜面应力随张拉刚度的增加逐渐减小;若膜材厚度相同而弹性模量不同，膜面应力随张拉刚度的增加逐渐增加。因此，进行实际工程设计分析时，需综合考虑膜材厚度和弹性模量，来选取合适的张拉刚度，避免膜面应力过小出现应力松弛。

　　无论是弹性模量相同膜材厚度不同还是膜材厚度相同而弹性模量不同，其张拉刚度变化对找形后膜面变形影响均较小，膜结构汽车棚工程及其类似相关工程中可忽略张拉刚度对膜面变形的影响。