弦支穹頂結(jié)構(gòu)在非高斯風(fēng)作用下的風(fēng)振系數(shù)研究.pdf

1、在弦支穹頂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，風(fēng)荷載是一個(gè)重要荷載，按照其性質(zhì)可分為平均風(fēng)荷載和脈動(dòng)風(fēng)荷載。平均風(fēng)的周期遠(yuǎn)大于結(jié)構(gòu)的自振周期，可以看做是一個(gè)大小不變的荷載，因而它被視為靜力荷載;脈動(dòng)風(fēng)的周期很短，通常只有幾秒至幾十秒，因而一般被視為一個(gè)隨機(jī)荷載。20世紀(jì)60年代，達(dá)文波特關(guān)于風(fēng)荷載的研究為結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)，他假定脈動(dòng)風(fēng)為一個(gè)平穩(wěn)高斯隨機(jī)過(guò)程，并根據(jù)大量實(shí)測(cè)和實(shí)驗(yàn)提出了脈動(dòng)風(fēng)速譜。這套理論在國(guó)際上被廣泛使用，中國(guó)規(guī)范也采用此方法進(jìn)行抗風(fēng)分析

2、。
　　在結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計(jì)中常常假定脈動(dòng)風(fēng)荷載為一個(gè)平穩(wěn)高斯隨機(jī)過(guò)程，然而，最近的一些研究表明，在結(jié)構(gòu)的負(fù)壓力區(qū)域，脈動(dòng)風(fēng)荷載時(shí)程與高斯隨機(jī)過(guò)程有著很明顯的差別，具體體現(xiàn)在高階矩上。大跨結(jié)構(gòu)自振頻率密集，對(duì)風(fēng)荷載比較敏感，所以在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)風(fēng)荷載對(duì)大跨結(jié)構(gòu)的作用是不能忽略的，而在非高斯特性明顯的區(qū)域，如果將脈動(dòng)風(fēng)當(dāng)做平穩(wěn)高斯隨機(jī)過(guò)程，可能會(huì)使求得的響應(yīng)偏小，這對(duì)于結(jié)構(gòu)的安全是相當(dāng)不利的。為此，本文采用Gurley的相關(guān)性變形法模擬了非高

3、斯風(fēng)荷載時(shí)程，求出弦支穹頂在非高斯風(fēng)壓下的響應(yīng)。本文的主要內(nèi)容如下:
　　在參考了大量文獻(xiàn)以及工程經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，確定了弦支穹頂結(jié)構(gòu)的模型，選取了各個(gè)構(gòu)件的參數(shù)，根據(jù)消除支座水平推力的原則確定了弦支穹頂結(jié)構(gòu)下部拉索的預(yù)應(yīng)力值，并采用張力補(bǔ)償法進(jìn)行形態(tài)分析。運(yùn)用線性濾波法(AR)模擬了弦支穹頂結(jié)構(gòu)上部單層網(wǎng)殼節(jié)點(diǎn)順風(fēng)向的高斯風(fēng)場(chǎng);運(yùn)用相關(guān)性變形法模擬了弦支穹頂結(jié)構(gòu)上部網(wǎng)殼節(jié)點(diǎn)指定功率譜密度函數(shù)和高階矩的非高斯風(fēng)壓場(chǎng)。
　　將模擬

4、出的風(fēng)壓時(shí)程加載到弦支穹頂結(jié)構(gòu)有限元上進(jìn)行時(shí)程分析，得出其響應(yīng)時(shí)程，并將兩種風(fēng)場(chǎng)下的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。運(yùn)用峰值因子法計(jì)算出高斯風(fēng)作用下弦支穹項(xiàng)結(jié)構(gòu)的峰值因子，并以此為理論基礎(chǔ)，運(yùn)用Hermite級(jí)數(shù)法計(jì)算出了非高斯風(fēng)作用下弦支穹頂結(jié)構(gòu)的峰值因子。同時(shí)根據(jù)弦支穹頂結(jié)構(gòu)自振及響應(yīng)的特征，提出了整體風(fēng)振系數(shù)的概念，既彌補(bǔ)了規(guī)范的不足，又方便了工程的設(shè)計(jì)。最后，為了確定對(duì)弦支穹頂結(jié)構(gòu)風(fēng)致響應(yīng)影響較大的參數(shù)，通過(guò)改變弦支穹頂結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)（預(yù)應(yīng)力大小