膜结构因其卓越的建筑表现力日益得到广泛应用,其安全性和耐久性也越来越多地得到人们的重视,它们受到膜材的物理、力学性能的直接影响。目前对于膜材的研究主要集中在膜材的强度指标上,对膜材在实际膜结构中的工作性能研究相对较少。膜结构设计规范中采用安全系数法的目的在于满足一般工程设计,安全系数中各个参数的影响与取值并不明确。此外,考虑到经费及研究周期的局限性,对于膜材以及膜结构的耐久性能的相关研究工作的开展并不充分。为了补充并完善膜材耐久性问题的研究,本文以建筑膜材PTFE、PVC为研究对象,开展了膜材蠕变理论研究、蠕变试验、膜结构受力分析及自然暴露试验研究,建立了膜材的蠕变本构模型,给出了环境影响因子随时间变化的曲线和拟合公式,分析了考虑膜材蠕变的前提下膜结构受力性能的影响因素及影响程度,得出了蠕变影响因子。最后,结合材料蠕变和耐候性能的研究,对膜结构进行了考虑材料时变效应的受力性能分析,为进一步膜结构设计计算提供了理论基础。本文的工作主要包含以下几方面内容:1、建筑膜材的蠕变本构模型及蠕变试验研究。基于复合材料理论、蠕变力学及粘弹性力学,首先对建筑膜材的蠕变特性和机理进行了探讨,并介绍了三种类型的蠕变本构模型;进而,结合PTFE建筑膜材蠕变试验结果确定了膜材本构模型中的相关参数,通过对比分析,提出并建立了两种膜材的蠕变本构模型——改进的时间硬化模型,作为本文膜材及膜结构蠕变分析计算的基础。2、PTFE膜材寒地耐候性能研究。本文进行了在哈尔滨地区为期10年的膜材自然暴露试验研究,通过对暴露1年、2年、4年和7年的膜材试样的拉伸强度和撕裂强度进行逐年测试,基于试验数据,拟合出PTFE膜材环境影响因子的变化规律,以此对膜材力学性能进行预测,并为膜结构设计选材提供了依据。3、考虑膜材蠕变的典型膜结构受力性能研究。基于膜材的蠕变试验和本构模型,采用有限元分析软件对两类典型膜结构——鞍形膜结构和伞形膜结构进行力学性能分析,探讨了各个影响因素对膜结构受力性能的影响;在此基础上,对数值模拟结果进行统计分析,确定了两种膜材考虑蠕变后其蠕变因子对结构受力性能的影响程度及范围,并针对其他膜结构进行了蠕变因子范围适用性的验证。4、基于两种膜材蠕变性能和耐候性能的研究,对膜结构设计计算中膜结构强度安全系数进行了探讨。