近年来,ETFE(Ethylene-Tetra-Fluoro-Ethylene)气枕由于自重轻、造型丰富等优点,被应用于土木工程领域的大跨度建筑结构以及航空航天领域的空间可展结构。ETFE气枕属于风敏感结构,在风荷载作用下,易产生较大的变形和振动,进而使得周围风场发生改变,引起显著的附加质量效应。迄今为止,文献在研究薄膜结构风振产生的附加质量时,并未考虑结构振动对上方流场的扰动沿高度方向的变化规律,导致建立的理论解析式无法真实反映薄膜实际运动中产生的附加质量。除此之外,文献中关于附加质量的理论研究多数集中在张拉膜结构方面,尚未发现研究ETFE气枕式充气膜结构在均匀流中引起的附加质量效应,由于两种结构的承力特点差异,张拉膜结构的附加质量解析式是否适用于ETFE气枕还有待考究。本文以下方封闭的ETFE气枕为研究对象,通过理论与数值相结合的方法,推导了此类结构在均匀流中振动产生的附加质量,并从静风和均匀流两个方面研究分析了影响附加质量计算精度的因素。具体研究内容与成果如下:(1)借助ADINA有限元分析软件,将内充气体和下方封闭结构流场等效为有势流体,与外部膜材共同在结构模块建模,从而考虑内充气体附加质量与下方封闭流场气承刚度的影响;将外部流场等效为均匀层流场在流体模块建模;利用ADINA中的流固耦合(FSI)模块实现气枕与外部流场的双向耦合分析,分析中忽略能量耗散引起的气动阻尼影响;之后将FSI分析得到的结点风荷载时程反向施加到结构上进行结构动力学(CSD)分析。通过对比FSI与CSD的动力响应时程,研究附加质量对ETFE气枕动力响应的影响。研究结果表明:FSI分析得到的动力响应结果明显小于CSD分析结果,说明在外部均匀流场情况下,附加质量对ETFE气枕动力响应具有显著影响,在研究分析中应予以考虑。(2)将内充气体、结构下方封闭流场、外部流场均等效为势流体,在ADINA的CSD模块中完成ETFE气枕与外部静风场的耦合分析,探查结构振动对上方流场的扰动作用沿高度方向的变化规律。在考虑该扰动影响的基础上,基于拉普拉斯方程与伯努利方程,根据能量守恒定律推导了低风速均匀流中ETFE气枕的附加质量解析式,并通过对比FSI与施加附加质量后的CSD分析结果,验证了该解析方法的正确性。研究结果表明:气枕振动时上方附加空气速度沿高度方向可近似为简单四次函数形式分布;根据本文方法求解的附加质量能较好地吻合气枕实际振动中产生的附加质量。(3)在静风情况下,通过对比气枕的静风耦合结果与施加附加质量后的CSD分析结果,研究结构矢跨比、曲率、初始内压、边长等参数对附加质量计算精度的影响。研究结果表明:对于矢跨比、曲率、初始内压越大的气枕,附加质量计算精度越好,但其影响并不显著;对于边长越大的气枕,附加质量计算精度越差,其影响相比其它参数要明显些,但在可接受范围内。(4)在均匀流情况下,通过对比气枕的流固耦合结果与施加附加质量后的CSD分析结果,研究分析了流场风速、流场风向角、结构初始内压、结构边长等参数对附加质量计算精度的影响。研究结果表明:流场风速越大,附加质量计算精度越差,但其影响并不明显;随着流场风向角增大,趋近来流向的位置处附加质量计算精度变差,远离来流向的位置处附加质量计算精度变好,但总体来说,流场风向角对附加质量计算精度的影响并不显著;结构初始内压越大,附加质量计算精度越好,但变化并不明显;在均匀来流作用下,气枕膜面附加质量分布的非均匀性会随结构边长增加而增大,可采用加权平均方法进行分区附加质量求解,从而修正其分布的不均匀性。