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

1、在弦支穹頂結(jié)構(gòu)設計中，風荷載是一個重要荷載，按照其性質(zhì)可分為平均風荷載和脈動風荷載。平均風的周期遠大于結(jié)構(gòu)的自振周期，可以看做是一個大小不變的荷載，因而它被視為靜力荷載;脈動風的周期很短，通常只有幾秒至幾十秒，因而一般被視為一個隨機荷載。20世紀60年代，達文波特關于風荷載的研究為結(jié)構(gòu)抗風設計奠定了基礎，他假定脈動風為一個平穩(wěn)高斯隨機過程，并根據(jù)大量實測和實驗提出了脈動風速譜。這套理論在國際上被廣泛使用，中國規(guī)范也采用此方法進行抗風分析

2、。
　　在結(jié)構(gòu)抗風設計中常常假定脈動風荷載為一個平穩(wěn)高斯隨機過程，然而，最近的一些研究表明，在結(jié)構(gòu)的負壓力區(qū)域，脈動風荷載時程與高斯隨機過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，對風荷載比較敏感，所以在結(jié)構(gòu)設計時風荷載對大跨結(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，如果將脈動風當做平穩(wěn)高斯隨機過程，可能會使求得的響應偏小，這對于結(jié)構(gòu)的安全是相當不利的。為此，本文采用Gurley的相關性變形法模擬了非高

3、斯風荷載時程，求出弦支穹頂在非高斯風壓下的響應。本文的主要內(nèi)容如下:
　　在參考了大量文獻以及工程經(jīng)驗的基礎上，確定了弦支穹頂結(jié)構(gòu)的模型，選取了各個構(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)下部拉索的預應力值，并采用張力補償法進行形態(tài)分析。運用線性濾波法(AR)模擬了弦支穹頂結(jié)構(gòu)上部單層網(wǎng)殼節(jié)點順風向的高斯風場;運用相關性變形法模擬了弦支穹頂結(jié)構(gòu)上部網(wǎng)殼節(jié)點指定功率譜密度函數(shù)和高階矩的非高斯風壓場。
　　將模擬

4、出的風壓時程加載到弦支穹頂結(jié)構(gòu)有限元上進行時程分析，得出其響應時程，并將兩種風場下的結(jié)果進行對比。運用峰值因子法計算出高斯風作用下弦支穹項結(jié)構(gòu)的峰值因子，并以此為理論基礎，運用Hermite級數(shù)法計算出了非高斯風作用下弦支穹頂結(jié)構(gòu)的峰值因子。同時根據(jù)弦支穹頂結(jié)構(gòu)自振及響應的特征，提出了整體風振系數(shù)的概念，既彌補了規(guī)范的不足，又方便了工程的設計。最后，為了確定對弦支穹頂結(jié)構(gòu)風致響應影響較大的參數(shù)，通過改變弦支穹頂結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)（預應力大小