點(diǎn)式大跨幕墻支承體系風(fēng)致隨機(jī)振動(dòng)研究.pdf

1、風(fēng)荷載是幕墻支承結(jié)構(gòu)體系的重要荷載，它分為平均風(fēng)和脈動(dòng)風(fēng)兩部分。平均風(fēng)的周期大大地大于一般結(jié)構(gòu)的自振周期，因而其作用性質(zhì)相當(dāng)于靜力。脈動(dòng)風(fēng)是由于風(fēng)的不規(guī)則性引起的，它的強(qiáng)度是隨時(shí)間按隨機(jī)規(guī)律變化的，由于它的周期較短，因而其作用性質(zhì)是動(dòng)力的，引起結(jié)構(gòu)的振動(dòng)。20世紀(jì)60年代，Davenport的一系列研究使結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)設(shè)計(jì)方法產(chǎn)生了巨大的進(jìn)步，他把其中的脈動(dòng)風(fēng)看成一平穩(wěn)高斯隨機(jī)過(guò)程，并提出了脈動(dòng)風(fēng)的功率譜密度模型。Davenpon提出的這些

2、基本理論至今仍為各國(guó)規(guī)范采用，我國(guó)規(guī)范也是如此。 但由于點(diǎn)式玻璃幕墻出現(xiàn)的時(shí)間較晚，且大多屬于附屬結(jié)構(gòu)，所以理論研究跟不上實(shí)際生產(chǎn)的需要。我國(guó)規(guī)范將玻璃幕墻結(jié)構(gòu)視為圍護(hù)和裝飾結(jié)構(gòu)，其等效風(fēng)荷載通過(guò)陣風(fēng)系數(shù)來(lái)計(jì)算。采用陣風(fēng)系數(shù)進(jìn)行抗風(fēng)設(shè)計(jì)也就是不考慮脈動(dòng)風(fēng)引起的結(jié)構(gòu)的振動(dòng)。對(duì)于傳統(tǒng)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，脈動(dòng)風(fēng)引起的結(jié)構(gòu)振動(dòng)相當(dāng)微小，抗風(fēng)設(shè)計(jì)時(shí)采用陣風(fēng)系數(shù)不會(huì)引起多大的誤差。然而隨著點(diǎn)式玻璃幕墻在大跨度、超高層結(jié)構(gòu)中的廣泛應(yīng)用，其支承結(jié)構(gòu)體系

3、越來(lái)越柔，風(fēng)致振動(dòng)也越來(lái)越顯著。此時(shí)若繼續(xù)采用陣風(fēng)系數(shù)進(jìn)行抗風(fēng)設(shè)計(jì)，將使得計(jì)算的結(jié)果與實(shí)際情況相差較大。更合理的方法是采用隨機(jī)振動(dòng)方法計(jì)算出來(lái)的風(fēng)振系數(shù)進(jìn)行抗風(fēng)設(shè)計(jì)。在我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范中，風(fēng)振系數(shù)定義為等效靜風(fēng)荷載和平均風(fēng)荷載的比值。等效靜風(fēng)荷載作用下結(jié)構(gòu)的位移和實(shí)際風(fēng)荷載作用下結(jié)構(gòu)的具有一定保證率的位移相等。 對(duì)于點(diǎn)式大跨幕墻水平支承結(jié)構(gòu)體系，以兩端簡(jiǎn)支梁和固支梁作為風(fēng)振分析的等效模型。然后以兩端簡(jiǎn)支梁模型為基礎(chǔ)，運(yùn)用隨機(jī)

4、過(guò)程和隨機(jī)振動(dòng)理論，推導(dǎo)其在隨機(jī)風(fēng)荷載作用下響應(yīng)的具體表達(dá)式，并由此提出了風(fēng)振系數(shù)的簡(jiǎn)化計(jì)算公式。在此基礎(chǔ)上，本文對(duì)兩端固支梁模型的情況進(jìn)行了分析，使用支承方式修正系數(shù)對(duì)上述簡(jiǎn)化計(jì)算公式進(jìn)行了修正，首先提出了完善的點(diǎn)式大跨幕墻水平支承結(jié)構(gòu)體系風(fēng)振系數(shù)的簡(jiǎn)化計(jì)算公式，并利用數(shù)值仿真技術(shù)對(duì)提出的風(fēng)振系數(shù)簡(jiǎn)化計(jì)算公式進(jìn)行了準(zhǔn)確性和可靠性驗(yàn)證。 對(duì)于點(diǎn)式大跨幕墻網(wǎng)架支承結(jié)構(gòu)體系，本文首先提出以四邊簡(jiǎn)支矩形板作為風(fēng)振分析的等效模型。然后在

5、等效模型的基礎(chǔ)上，運(yùn)用隨機(jī)過(guò)程和隨機(jī)振動(dòng)理論，推導(dǎo)其在隨機(jī)風(fēng)荷載作用下響應(yīng)的具體表達(dá)式，并由此提出了風(fēng)振系數(shù)的簡(jiǎn)化計(jì)算公式。在此基礎(chǔ)上，本文對(duì)網(wǎng)架支承結(jié)構(gòu)體系不落地的情況進(jìn)行了分析，并通過(guò)高度修正系數(shù)加以修正，首先提出了完善的點(diǎn)式大跨幕墻網(wǎng)架支承結(jié)構(gòu)體系風(fēng)振系數(shù)的簡(jiǎn)化計(jì)算公式，并利用數(shù)值仿真技術(shù)對(duì)提出的風(fēng)振系數(shù)簡(jiǎn)化計(jì)算公式進(jìn)行了準(zhǔn)確性和可靠性驗(yàn)證。 本文提出的點(diǎn)式大跨幕墻水平支承結(jié)構(gòu)體系和網(wǎng)架支承結(jié)構(gòu)體系的風(fēng)振系數(shù)簡(jiǎn)化計(jì)算公式具