球場膜結構設計中的荷載分析

球場膜結構設計中的荷載分析是找形分析的后續步驟，主要包括靜力分析和動力分析。在經過初始形態分析確定幾何形狀，以及確定預張力的基礎上，然后進行膜結構的荷載效應分析。在分析過程中應考慮各種可能的荷載組合情況對膜結構內力和變形的影響。通過荷載分析，可以檢驗找形后的球場膜結構在外荷載作用下是否安全。當計算結果不能滿足要求時，應重新確定初始形態。

 球場膜結構受到的力一般包括體積力與面力。風荷載與雪荷載等外部荷載屬于面力，自重屬于體積力。膜結構對風的動力作用十分敏感，在設計中必須考慮風的動力作用。計算膜的內力和位移時，應考慮風荷載的動力效應。對于形狀較為簡單的球場膜結構可采用乘以風振系數的方法考慮結構的風動力效應。

與形態分析類似，在荷載分析的研究過程中，一般采用的方法有動態松弛法、非線性有限元法、力密度法和能量法等。主要是計算球場膜結構在受到荷載影響的情況下，膜面的應力值是否還可以滿足強度要求。同時，由于膜只能承受拉力，因此在荷載分析中要驗算薄膜是否處于受壓狀態。國內外有不少關于此類問題的研究文獻，大多采用其能承受多大應力值來判定膜材是否出現受壓狀態，若主拉應力小于0則處于受壓狀態，表示有褶皺出現。可以通過修正受壓單元剛度來減小或忽略受壓單元對整體剛度矩陣的作用，再重新回到原來的非線性方程組進行迭代求解。若迭代求解過程中計算不收斂，則證明由于應力重分布導致局部單元剛度不足，需重新進行找形。此時可以通過調整邊界條件或預張力大小后重新進行結構的荷載分析。