充气式张弦穹顶结构静力性能与稳定性研究

基于Tensairity结构概念设计了跨度80 m的充气式张弦穹顶结构,建立了精细化的有限元模型,实现了零状态、初始态和荷载态的全过程数值模拟,分析了结构在不同工况下的静力性能和稳定性。研究表明:该结构体系具有良好的静力性能和稳定性,内压在1～4 kPa范围内即可保证充气气囊对刚性构件的支撑作用;整体结构没有出现明显的弹性失稳问题,导致结构失效的主要原因是构件的材料破坏和膜材的应力松弛;当内压较低时,结构因上层膜面松弛而失效;当内压较高时,结构因刚性上弦大范围进入塑性状态而破坏。自振特性分析表明,该结构的整体刚性较大,但绕中心轴的抗扭刚度较为薄弱。