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上海交通大学
硕士学位论文
充气膜的找形及荷载分析
姓名:陈斌
申请学位级别:硕士
专业:结构工程
指导教师:龚景海
20070228
充气膜的找形及荷载分析

摘要
随着充气膜自身技术的完善以及新型膜材 ETFE 的出现,充气膜的
价值重新得到了人们的重视和肯定,其在实际工程中的应用也逐渐广泛
起来。
虽然充气膜得到了全面的发展,但专门用于其结构分析的软件却少
之又少,同时充气膜的研究思路和设计方法大部分还停留在上个世纪,
这些都远远跟不上现代充气膜发展的要求。基于此点,本文编制了专门
的充气膜分析程序,进行了全面的初始形态分析和荷载分析,得到了一
些有益的结论,希望对实际工程有一定的参考作用。
本文首先分析了充气膜初始形态分析过程中的核心因素-内压,比
较了张拉膜和充气膜在找形过程中的异同,提出了初始形态分析的研究
思路,并根据这个思路,编程实现了找形过程的模拟。分析了找形过程
中存在的三类问题及各自的找形方法。详细进行了初始形态下的参数研
究,得到了初始形态和预应力、内压等参数变化规律。分析了索在充气
膜初始形态分析过程中的重要作用。
接着分析了雪荷载在充气膜荷载分析中的重要性及如何正确处理
积雪的方法。分析了外荷载作用下内压和体积的变化规律及如何求解结
构的体积。完成了充气膜在各种荷载作用下的分析,重点对充气拱结构
进行了全面的受力性能分析,详细进行了风荷载和不均匀雪荷载作用下
的参数研究,总结了此类结构的受力特点,并对实际工程设计提出建议。

关键词:充气膜,内压,索,充气拱
FORM FINDING AND STATIC ANALYSIS FOR
PNEUMATIC MEMBRANE



ABSTRACT

With the progress of the pneumatic membrane’s technology and the use
of new membrane material—ETFE,people have interests in the pneumatic
membrane structure again. The pneumatic membrane gradually has a wide
application in actual projects.
Nowadays the software professionally for the pneumatic membrane
analysis and design is rare. Meanwhile people’prehension and the
methods of research and design for pneumatic membrane structures are
outdated, these all prevent the development of the updated pneumatic
membrane. Based on these, the piles the program for form finding
and static analysis and carries out the whole process analysis for the
pneumatic membrane and gets some valuable conclusions and rules for
pneumatic membrane structures. Through these researches, author wishes to
instruct the actual projects design.
The thesis first analyzes the most important factor —air pressure
during the process of form finding pare the difference between the
pneumatic membrane and tensioned membrane. Then a method of form
finding for the pneumatic membrane is proposed. According to this method,
a program piled to simulate the process of form finding. Three kinds
of equilibrium