膜结构风致灾变的理论分析与数值模拟

膜结构是一种新型大跨度空间结构，现有研究均集中在正常荷载作用下膜结构的计算和设计方面。近年来，国内外发生了很多在强、台风及雪载等极端荷载条件下的膜结构破坏事故。但研究极端条件特别是风载作用下的膜结构的工作性能涉及褶皱和偶然作用下膜材的实际本构关系及膜结构非线性分析、风场模拟、风-膜流固耦合作用等复杂的学科前沿问题，国内外在这些方面的研究还未取得突破性进展。所以，包括奥体水立方和鸟巢、上海世博中轴等重大膜结构的安全性都缺乏充分的理论和技术保障。本课题期望通过实验手段建立膜材的实际本构关系，提出相应的膜结构非线性分析方法，研究并实现三维复杂流场的数值模拟，建立风-膜流固耦合分析的计算理论，采用风洞试验验证研究成果的的精度及可行性。通过本课题的研究有望在相关学科前沿研究方向取得重要进展，为重大膜结构的抗风设计研究提供理论分析方法和数值研究手段，实现我国从膜结构应用大国到研究强国的转变。