荷載效應分析 

北京地區(qū)，基本雪壓為0.4kN/m2，基本風壓為0.45kN/m2，風振系數(shù)取1.2，體型系數(shù)采用封閉式落地拱形屋面，考慮了沿建筑縱向及橫向兩種風向。

由于雪荷載作用方向向下，抵消了一部分充氣壓力，膜面張力減小，從而降低了膜結構的剛度。因此，一般情況下空氣支承式膜結構在暴雪來臨之前，需要提高充氣壓力至最大工作內壓，本項目取650pa。而風荷載在結構大部分區(qū)域產(chǎn)生負壓，作用方向向上，荷載效應與充氣壓力效應一致，膜面張力疊加。因此，一般情況下空氣支承式膜結構在強風來臨之前雖然也需要提高充氣壓力，增加膜結構剛度，避免結構過大變形，但是不需要提高至最大工作內壓，本項目取500pa。

荷載組合如下：(1) 1.20 恒載+1.0初始預張力+1.0最小工作內壓200pa(2) 1.20 恒載+1.0初始預張力+1.0最大工作內壓650pa(3) 1.00 恒載+1.0初始預張力+1.0強風工作內壓500pa(4) 1.20 恒載+1.0初始預張力+1.0最大工作內壓650pa + 1.40活載工況（雪荷載）(5) 1.00 恒載+1.0初始預張力+1.0強風工作內壓500pa + 1.40風載工況（縱向風）(6) 1.00 恒載+1.0初始預張力+1.0強風工作內壓500pa + 1.40風載工況（橫向風） 

雪荷載作用下膜張力分布，縱風向作用下膜張力分布，橫風向作用下膜張力分布。可以看出，平面形狀為矩形的氣承式膜結構在荷載作用下角部應力較小、中央部分應力較大。但這個項目有點特殊，因為在膜結構一端與服務裙房相聯(lián)接，所以在聯(lián)接的角部應力較大。這也是在節(jié)點設計時應該注意的地方。本項目采用P類膜材，型號為8028，其抗拉強度為458 daN/5cm，厚度0.8mm。經(jīng)過單位換算，其對應的膜材抗拉強度設計值為22.9MPa。最大膜應力為19.3MPa，滿足設計強度。

為雪荷載作用下膜結構的變形圖，橫風向作用下膜結構的變形圖，縱風向作用下膜結構的變形圖。取的是結構對稱軸上的一組節(jié)點繪制成的變形圖，實線為變形后的曲線，點劃線為變形前的曲線。可以看出，變形規(guī)律與拱類似。

在雪荷載作用下，頂部變形量最大，達535mm，為跨度的1/60。在橫向風作用下，迎風面變形最大為1355mm。目前國內還沒有相應的規(guī)范對此作出規(guī)定，故本項目以考查在雪荷載作用下不出現(xiàn)積雪凹坑為設計準則。

氣承式膜結構，無論是在初始狀態(tài)、還是在受荷狀態(tài)，膜面始終為張力狀態(tài)。因此膜結構對支座的反力始終斜向上，不會產(chǎn)生壓力。

本項目經(jīng)過計算統(tǒng)計，膜結構反力的包絡結果是：結構縱向長邊，均布線荷載 Py=8.0KN/m、Pz=15.0KN/m；結構橫向短邊，均布線荷載 Py=4.0KN/m、Pz=10.0KN/m；結構橫向短邊與裙房連接處，均布線荷載 Py=4.0KN/m、Pz=10.0KN/m。

可以看出，氣承式膜結構的支座反力較小，這也正是這種類型的膜結構在某些情況下（例如場地條件苛刻、樓頂加層、短時應用等等）被采用，所具有的一個巨大優(yōu)勢。