幾種常見形體大跨空間屋蓋風場風壓和等效靜風荷載的數(shù)值模擬分析.pdf

1、大跨空間屋蓋以其造型豐富、材料節(jié)省、可利用空間大、適應性強等特點備受青睞，在機場航站樓、展覽館、體育館、工業(yè)廠房等大型建筑中廣泛應用。然而此類結(jié)構(gòu)質(zhì)量輕、跨度大、柔性大、自振頻率低，結(jié)構(gòu)對風荷載敏感，風荷載往往是結(jié)構(gòu)設(shè)計的控制荷載。風荷載作為一種隨機動力荷載，其作用下的結(jié)構(gòu)動力響應計算涉及結(jié)構(gòu)動力學、隨機振動、風荷載特性以及風與結(jié)構(gòu)耦合的相互作用。為了便于設(shè)計人員掌握風荷載的設(shè)計方法，風工程研究者提出等效靜風荷載的概念（Equivale

2、nt Static Wind Load，ESWL）。本文從大跨空間結(jié)構(gòu)工程抗風問題出發(fā)，闡述了大跨空間結(jié)構(gòu)風壓風場數(shù)值模擬方法，以架空碟形空間結(jié)構(gòu)為例，分析了風向角、支撐柱高度、上下碟面矢跨比對碟形空間結(jié)構(gòu)風壓分布及風致合力的影響；針對大跨拱形屋蓋、大跨多折面形屋蓋，分析了屋蓋風壓分布規(guī)律；利用MATLAB自編程序?qū)崿F(xiàn)了基于諧波疊加法的風速時程數(shù)值模擬，以此為數(shù)值風洞入口邊界條件，基于 FLUENT軟件平臺對結(jié)構(gòu)進行非穩(wěn)態(tài)分析，獲得結(jié)構(gòu)

3、動力時程風荷載；利用ANSYS軟件建立結(jié)構(gòu)有限元模型，結(jié)合有限元動力時程分析法，對結(jié)構(gòu)進行風振響應分析；在此基礎(chǔ)上，結(jié)合結(jié)構(gòu)特定時刻的瞬時風壓分布，得到單目標等效靜風荷載；給出了多目標等效靜風荷載加權(quán)組合系數(shù)的定義，基于荷載響應相關(guān)系數(shù)對單目標等效靜風荷載進行組合，獲得了多目標等效靜風荷載；以大跨開敞式拱形屋蓋結(jié)構(gòu)和多折面形屋蓋結(jié)構(gòu)實際工程為例，計算獲得多目標等效靜風荷載分布，并與動力時程分析結(jié)果進行對比，驗證了本文多目標等效靜風荷載方