膜構造は風荷重に敏感であり、風荷重の作用下で激しい振動変位が生じる。また、膜構造の耐風設計は信頼性理論の支えを欠いている。風荷重作用下の膜構造の確率振動モデルと信頼性理論を構築することは、膜構造の耐風設計の参考となる。骨格支承式鞍形膜構造を対象に、フォン・カルマン大変形理論とポテンシャル流れ理論に基づき、風荷重作用下の確率振動理論モデルを構築し、摂動法とMATLABを用いて風圧力による動的応答の近似理論式を求めた。変位の初回超越破壊判定基準に基づき、骨格支承式鞍形膜構造の信頼度関数を設定し、一次および二次モーメント法で信頼度指標および失敗確率を算出した。骨格支承式鞍形膜構造の風洞実験を実施し、流速および圧力の観点から膜面各点の振動規則を分析した。理論結果と実験結果の比較には百分率差を導入し、信頼度に影響を与えるパラメーターの感度分析を行った。研究結果は理論と実験の一致が良好であることを示した。矢跨比、予張力および風速はいずれも膜構造の信頼度に一定の影響を与えるが、失敗確率の変化傾向から見ると、他の変数に比べて矢跨比が膜構造の信頼度により顕著な影響を及ぼしていることが分かった。

鞍形膜構造; 確率振動; 風致応答; 構造信頼度; 一次二次モーメント法