大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)等效靜力風(fēng)荷載研究.pdf

1、大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)具有優(yōu)美的造型和良好的性能，近年來(lái)得到了很大的發(fā)展，被廣泛應(yīng)用于各種大型公共建筑中。由于其結(jié)構(gòu)具有質(zhì)量輕、柔性大、阻尼小等特點(diǎn)，風(fēng)荷載一般是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的控制荷載。但與此同時(shí)，關(guān)于大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)設(shè)計(jì)理論還很不成熟，這已經(jīng)成為制約這種結(jié)構(gòu)類(lèi)型進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸。本文主要從等效靜力風(fēng)荷載的角度來(lái)進(jìn)行大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)研究。 進(jìn)行等效靜力風(fēng)荷載的研究之前，本文首先對(duì)大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)進(jìn)行了風(fēng)壓預(yù)測(cè)，進(jìn)而計(jì)算了風(fēng)振響應(yīng)。而鑒

2、于大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)等效靜力風(fēng)荷載具有多等效目標(biāo)等特點(diǎn)，本文擺脫現(xiàn)有靜力等效理論的束縛，另辟蹊徑，用數(shù)值優(yōu)化的方法來(lái)解決大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)多等效目標(biāo)的問(wèn)題。本文工作主要包括以下幾個(gè)方面： 1.大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)表面風(fēng)壓的預(yù)測(cè)。由于風(fēng)洞試驗(yàn)設(shè)備的限制，目前能夠進(jìn)行同步測(cè)壓的測(cè)點(diǎn)數(shù)較少，不能滿(mǎn)足工程研究需求，因此需要根據(jù)有限的測(cè)壓數(shù)據(jù)來(lái)預(yù)測(cè)大量未知點(diǎn)的風(fēng)壓。本文采用幾種不同的插值方法，包括最鄰近插值、反距離加權(quán)法、薄板樣條以及簡(jiǎn)單克里金法，按直

3、接插值和結(jié)合本征正交分解的方法進(jìn)行了風(fēng)壓時(shí)程的預(yù)測(cè)，并給出了詳細(xì)的分析和比較。 2.大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)風(fēng)振響應(yīng)計(jì)算。采用時(shí)域分析方法計(jì)算了大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)的風(fēng)振響應(yīng)，并用統(tǒng)計(jì)方法計(jì)算了峰值響應(yīng)。 3.大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)等效靜力風(fēng)荷載的研究： A.基于計(jì)算等效靜力風(fēng)荷載的三分量法，提出了簡(jiǎn)化計(jì)算的修正LRC法，并用于單獨(dú)響應(yīng)等效靜力風(fēng)荷載的計(jì)算，同時(shí)分析了各響應(yīng)的等效靜力風(fēng)荷載對(duì)其他響應(yīng)的等效精度。 B.在修正LRC

4、法的基礎(chǔ)上，采用響應(yīng)分組法計(jì)算了適用于部分響應(yīng)的一致等效靜力風(fēng)荷載，其主要思想是將等效靜力風(fēng)荷載相近的響應(yīng)分為一組，對(duì)同一組響應(yīng)，基于最小二乘原理計(jì)算一致等效靜力風(fēng)荷載。這使得對(duì)于一個(gè)大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)，只要提供較少的幾組等效靜力風(fēng)荷載就能滿(mǎn)足工程設(shè)計(jì)需要。 C.通過(guò)直接求解靜力平衡方程組，得到了能精確等效所有響應(yīng)的一致等效靜力風(fēng)荷載，并分析了其不足，即大小和分布很不合理，不能應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)。 D.選取約束最小二乘和加權(quán)約柬