凹曲面大跨結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載特性及干擾效應(yīng)研究.pdf

1、凹曲面屋蓋是大跨結(jié)構(gòu)中外觀形狀比較特殊的一種屋蓋形式,作為一種新穎的外觀,其風(fēng)壓分布特性及干擾效應(yīng)亦不同于其他類(lèi)型的屋蓋。鑒于凹曲面屋蓋在實(shí)際工程中使用越來(lái)越普遍,對(duì)其風(fēng)壓分布及干擾效應(yīng)的研究很有必要。
　　本文以貴州省威寧縣奧林匹克中心體育館為工程研究背景,開(kāi)展了系統(tǒng)的研究,取得了一些有意義的研究成果。
　　首先,進(jìn)行了有、無(wú)周邊建筑干擾兩種工況下體育館的剛性模型風(fēng)洞測(cè)壓試驗(yàn),獲得了凹曲面屋蓋的風(fēng)壓分布特性。發(fā)現(xiàn)了凹曲面屋

2、蓋沿屋蓋長(zhǎng)跨方向,屋蓋迎風(fēng)前沿位置負(fù)壓比較大,在中部屋蓋區(qū)域出現(xiàn)較小負(fù)壓,遠(yuǎn)離來(lái)流位置的風(fēng)壓為零或較小正壓;而沿屋蓋短跨方向,其迎風(fēng)前沿出現(xiàn)較大負(fù)壓,中間下凹最低點(diǎn)附近風(fēng)壓為零,遠(yuǎn)離來(lái)流方向出現(xiàn)正壓。同時(shí)發(fā)現(xiàn)周邊建筑對(duì)凹曲面屋蓋風(fēng)壓的干擾效應(yīng)比較復(fù)雜,當(dāng)來(lái)流前方有干擾建筑時(shí)可能對(duì)屋蓋迎風(fēng)前沿位置產(chǎn)生較大的干擾效應(yīng);當(dāng)來(lái)流后方有干擾建筑時(shí)可能對(duì)屋蓋背風(fēng)后沿位置產(chǎn)生較大的干擾效應(yīng)。
　　其次,建立了凹曲面屋蓋的ANSYS有限元模型,并

3、通過(guò)模態(tài)分析得到了屋蓋的各階自振頻率和振型?；陲L(fēng)洞試驗(yàn)中得到的各測(cè)點(diǎn)的風(fēng)荷載時(shí)程,經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換和插值,得到了實(shí)際風(fēng)場(chǎng)中屋蓋所有受荷節(jié)點(diǎn)的風(fēng)作用力時(shí)程,并將風(fēng)荷載作用時(shí)程加載到屋蓋的有限元模型節(jié)點(diǎn)上。采用時(shí)程分析法計(jì)算了結(jié)構(gòu)的風(fēng)致響應(yīng),并分析了凹曲面屋蓋風(fēng)致響應(yīng)的分布特性及周邊建筑對(duì)屋蓋風(fēng)致響應(yīng)的干擾效應(yīng)。
　　再次,基于實(shí)際風(fēng)場(chǎng)中屋蓋受荷節(jié)點(diǎn)的脈動(dòng)風(fēng)荷載時(shí)程,構(gòu)造廣義力譜,并采用了平穩(wěn)隨機(jī)激勵(lì)下線(xiàn)性系統(tǒng)隨機(jī)振動(dòng)的模態(tài)位移法編制

4、了頻域內(nèi)計(jì)算大跨結(jié)構(gòu)風(fēng)致動(dòng)力響應(yīng)的Matlab計(jì)算程序。在程序中,充分考慮了振型耦合項(xiàng)和力譜耦合項(xiàng)的影響,且應(yīng)用此程序在頻域內(nèi)計(jì)算了結(jié)構(gòu)的風(fēng)致響應(yīng),分析了凹曲面屋蓋風(fēng)振響應(yīng)的分布特性及周邊建筑對(duì)屋蓋風(fēng)振響應(yīng)的干擾效應(yīng)。在此基礎(chǔ)上將頻域的結(jié)果與時(shí)域的結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比,結(jié)果表明時(shí)域和頻域得到凹曲面屋蓋風(fēng)致響應(yīng)的分布特性及周邊建筑對(duì)屋蓋風(fēng)致響應(yīng)的干擾效應(yīng)是一致的,且頻域計(jì)算需考慮高階模態(tài)的影響。
　　最后,對(duì)比了中國(guó)荷載規(guī)范和國(guó)外荷載規(guī)范