大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)研究——屋蓋結(jié)構(gòu)的表面風(fēng)壓、風(fēng)致響應(yīng)和等效風(fēng)荷載研究.pdf

1、大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)由于具有優(yōu)美的外形和能提供盡可能大的無內(nèi)柱空間等特點(diǎn),近年來被廣泛地應(yīng)用于機(jī)場、體育館等大型公共建筑中.隨著大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)向著長大化和輕質(zhì)化方向發(fā)展,風(fēng)荷載逐漸成為其主要的控制荷載.但是大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載理論卻未能隨之發(fā)展而發(fā)展,各國規(guī)范中關(guān)于大跨度結(jié)構(gòu)風(fēng)振方面的內(nèi)容幾乎是空白.該文提出建筑結(jié)構(gòu)風(fēng)致響應(yīng)和等效風(fēng)荷載的標(biāo)準(zhǔn)(standard)解法和模態(tài)(model)解法,并把這兩套方法應(yīng)用于大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)中,同時對大跨度

2、屋蓋結(jié)構(gòu)表面風(fēng)壓的分布特征進(jìn)行了分析.首先,對于大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)的表面風(fēng)壓,該文提供了一套具體的分析思路,分四周封閉體型和整體敞開體型對大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)進(jìn)行風(fēng)洞試驗方法和風(fēng)壓分布規(guī)律的分析,并討論了大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)的干擾效應(yīng)和抑風(fēng)措施.同時,該文首次提出建筑結(jié)構(gòu)風(fēng)致響應(yīng)和等效風(fēng)荷載的標(biāo)準(zhǔn)解法.對于風(fēng)致響應(yīng)的背景分量和共振分量,分別采用方差分析法和振動分析方法來求解;對于等效風(fēng)荷載的背景分量和共振分量,分別采用LRC法和慣性力法來求解.求得各分

3、量后,按響應(yīng)分配的原則獲得總的風(fēng)致響應(yīng)和等效風(fēng)荷載.在大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)中應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)解法時,分主次梁體系屋蓋和空間整體體系屋蓋進(jìn)行討論.分析兩種體系屋蓋的常見實(shí)例,可以發(fā)現(xiàn)背景分量占主要地位,共振分量占較小的比例.再次,該文提出建筑結(jié)構(gòu)風(fēng)致響應(yīng)和等效風(fēng)荷載的模態(tài)解法,首次澄清了模態(tài)交叉項和非交叉項對于背景分量和共振分量的貢獻(xiàn).將非交叉項的貢獻(xiàn)分為背景分量和共振分量,將交叉項的貢獻(xiàn)確定為背景分量,從而將模態(tài)交叉項和非交叉項的貢獻(xiàn)與背景分量、共振

4、分量確立起對應(yīng)的關(guān)系.在主次梁體系屋蓋中應(yīng)用模態(tài)解法時,對于風(fēng)致響應(yīng),模態(tài)解法與標(biāo)準(zhǔn)解法得到的結(jié)果一致,但對不同的響應(yīng)類型,模態(tài)解法須計算不同的模態(tài)階數(shù);對于等效風(fēng)荷載,模態(tài)解法得到的結(jié)果是標(biāo)準(zhǔn)解法結(jié)果的逼近和近似,當(dāng)模態(tài)解法采用的模態(tài)階數(shù)越高,兩種方法得到結(jié)果間的差異就越小.在空間整體體系屋蓋中應(yīng)用模態(tài)解法時,對于風(fēng)致響應(yīng),兩種方法的結(jié)果基本一致;對于等效風(fēng)荷載,兩種方法得到的結(jié)果差異較大.最后,該文還提出求解背景響應(yīng)等效風(fēng)荷載的簡便