张拉膜结构气弹模型试验中,受试验条件和膜材的限制,缩尺模型可能不满足相似比的要求,存在一定的相似偏差,此时能否利用缩尺模型反映原型将存在疑问。以往的相似性研究多是一些定性研究而缺乏定量分析,因此,通过大量的参数分析研究相似偏差对结构响应的影响程度并给出相似性设计及补偿建议十分必要。本文以张拉膜结构为研究对象开展相似性研究,推导了适用于张拉膜结构的相似准则,针对鞍形和伞形膜结构进行了相似偏差分析,并用鞍形气弹模型试验验证了相似性设计方法和相关补偿方案的可行性。主要内容如下:(1)利用量纲分析法推导了适用于张拉膜结构气弹模型的相似准则,并分别针对鞍形和伞形膜结构分析了缩尺模型与原型之间的相似关系,然后对两者进行自振、静力及动力分析,比较原型响应预测值与原型响应之间的偏差。研究表明:完全满足相似条件下,缩尺模型与原型的自振及静力结果满足相似关系,而动力结果略有偏差。(2)通过敏感性分析确定了各相似偏差对于结构响应的影响程度,对无法满足的相似条件进行补偿探讨,最后综合鞍形和伞形的分析结果,给出张拉膜结构相似性的特点。研究表明:鞍形气弹模型需考虑膜面质量、张拉刚度和泊松比相似的要求,而伞形气弹模型仅需考虑膜面质量和张拉刚度相似的要求,合理的相似性设计方法和补偿方案可实现缩尺模型和原型的相似。(3)针对鞍形膜结构开展了气弹模型验证试验,设计了原型及两个缩尺模型,通过对比它们在自振、静力及动力试验中的结果来验证了相似性设计方法及相关补偿方案的可行性。研究表明:采用相似性设计方法的缩尺模型,其自振及静力结果与原型满足相似而动力结果略有偏差;对于与原型不满足相似的缩尺模型,采用补偿方案后预测精度显著提高。