索膜組合結構一般應用于跨度較大的建筑中, 其承擔的主要荷載為豎向荷載, 包括自重、屋面活荷、雪荷載及風荷載。相對于屋面水平構件, 這些荷載為橫向荷載, 必然產生彎矩和剪力, 而索、膜這兩種材料均為柔性材料不能抵抗這兩種內力, 那么在橫向荷載作用下索膜組合結構必然發(fā)生較大的豎向位移, 通過形狀的改變將彎矩和剪力轉變?yōu)檩S力和面內應力。因此索組合結構在受荷過程中產生較大的位移是其一個顯著特點。

在索組合屋面承受的荷載中, 風荷載一般是起控制作用的, 也是結構及膜材破壞的主要原因之一。這不僅是因為向上的風吸力可能會比向下的結構自重、屋面活荷載、雪荷載更大, 而且由于索膜組合結構的自重小, 使索膜結構的風致動力效應與其它結構相比具有明顯的特殊性: 風荷載的動力特性不容忽視; 結構的動力特性與結構的受力狀態(tài)有關, 即表現出幾何非線性和物理非線性; 附加在結構上的空氣質量是影響結構反應的因素之一; 薄膜動力反應可能改變結構周圍氣流場, 進而發(fā)生結構與氣流耦合的自激性顫振(flu tter); 由于風荷載為常遇性動荷載, 在往復荷載多次循環(huán)后, 薄膜材料在聯結處易發(fā)生涂層疲勞、剝落, 進而引起膜材老化、撕裂等。

因此,設計的索膜組合結構在荷載作用下的位移和內力應能滿足設計要求, 如位移幅值滿足使用功能要求, 并在人們的心理承受能力以內; 應力幅值應滿足膜材的疲勞應力限值;結構發(fā)生自激性顫振失穩(wěn)的臨界風速應高于當地的設計風速等。

首先，應力幅值應滿足膜材的疲勞應力限值。這是指在使用過程中，結構受到的應力循環(huán)應小于膜材所能承受的最大應力循環(huán)次數，以確保膜材不會在長期使用下發(fā)生疲勞破壞。如果應力幅值超過膜材的疲勞應力限值，可能會導致膜材提前失效，影響結構的安全性和使用壽命。

其次，結構發(fā)生自激性顫振失穩(wěn)的臨界風速應高于當地的設計風速。自激性顫振失穩(wěn)是指結構在風的作用下產生的自激振動，如果這種振動的振幅和頻率不斷增加，可能會導致結構失穩(wěn)。為了避免這種情況的發(fā)生，結構的自激性顫振失穩(wěn)臨界風速應高于當地可能出現的最大風速，以確保結構在風的作用下能夠保持穩(wěn)定。