大跨屋面風(fēng)荷載及其風(fēng)振響應(yīng)研究.pdf

1、近年來國內(nèi)外新建的大型公用場所廣泛使用大跨屋面結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)質(zhì)量較輕、阻尼較小，處于湍流度高的低矮大氣邊界層中，其風(fēng)致動力響應(yīng)較為明顯，國內(nèi)外較嚴(yán)重的風(fēng)災(zāi)事故頻有發(fā)生，做好這種結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)研究及設(shè)計日顯迫切。規(guī)范中關(guān)于大跨屋面結(jié)構(gòu)局部和整體動態(tài)風(fēng)荷載的內(nèi)容很少，理論研究處于探索階段，目前解決該問題的主要途徑是采用風(fēng)洞模型試驗和數(shù)值計算相結(jié)合的方法。本文對測試大跨屋面風(fēng)荷載的動態(tài)風(fēng)壓風(fēng)洞試驗方法進行了系統(tǒng)研究，同時研究了結(jié)合試驗結(jié)果計算(非

2、大變形)大跨屋面整體結(jié)構(gòu)風(fēng)振響應(yīng)和等效風(fēng)荷載的模態(tài)法和時程法，取得了一些有工程應(yīng)用價值的成果。 大氣邊界層的正確模擬是用風(fēng)洞試驗測量大跨屋面風(fēng)荷載的前提，也是風(fēng)洞試驗研究的難點。本文吸取了中外文獻的設(shè)計經(jīng)驗，采用經(jīng)濟、簡易的以擋板、尖塔和粗糙元配合為基礎(chǔ)的被動模擬技術(shù)在廣東省建筑科學(xué)研究院CGB-1風(fēng)洞中成功地模擬了建筑荷載規(guī)范中的D類邊界層。采用在尖塔上附加彈性橫板的方法來增大邊界層的上部湍流度和湍流積分尺度以及增強低頻湍流的

3、能量，結(jié)果令人滿意，可供其它大氣邊界層模擬參考。 測試系統(tǒng)的調(diào)試和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的研制也是大跨屋面動態(tài)風(fēng)壓測試的基礎(chǔ)工作。本文對各種傳壓管路系統(tǒng)的頻響特性進行了測試并對結(jié)果進行了比較分析，建立了以新型電子掃描閥為基礎(chǔ)的動態(tài)風(fēng)壓測試系統(tǒng)。通過標(biāo)模試驗驗證了該測試系統(tǒng)具有較高的可靠性。同時對脈動風(fēng)壓的統(tǒng)計特性進行了研究，提出了計算風(fēng)壓峰值因子的目標(biāo)概率法，可根據(jù)實際工程需要選取適當(dāng)?shù)目癸L(fēng)設(shè)計保證率。 接著在WINDOWS環(huán)境中

4、用VB6.0程序結(jié)合AUTOCAD2002、MATLAB6.5軟件開發(fā)了屋面動態(tài)風(fēng)壓風(fēng)洞試驗數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，采用了交互式可視化界面，既方便測試人員試驗前準(zhǔn)備、試驗中數(shù)據(jù)糾錯，又可生成面向?qū)嶋H工程且查用方便的數(shù)據(jù)圖表文本文件和電子文件。 最后推導(dǎo)了用模態(tài)法和時程法結(jié)合屋面風(fēng)壓系數(shù)時程數(shù)據(jù)計算大跨屋面的風(fēng)振響應(yīng)和等效風(fēng)荷載的公式，并進行了實例計算，計算結(jié)果的分析表明：時程法的精度要比模態(tài)法高，但計算量大；模態(tài)法中參與計算的模態(tài)越多精度