大跨屋蓋結(jié)構(gòu)的風(fēng)效應(yīng)及抗風(fēng)設(shè)計(jì)理論研究.pdf

1、大跨屋蓋結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)設(shè)計(jì)理論研究是當(dāng)前結(jié)構(gòu)風(fēng)工程研究中相對(duì)薄弱的一環(huán)。本文在深入剖析了大跨屋蓋結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計(jì)理論研究的特點(diǎn)和難點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對(duì)大跨屋蓋結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載作用機(jī)理、風(fēng)振響應(yīng)規(guī)律和等效靜風(fēng)荷載確定方法三個(gè)方面開展了系統(tǒng)風(fēng)洞試驗(yàn)、數(shù)值模擬和理論推導(dǎo)工作。主要包括以下幾方面： (1)對(duì)若干典型形狀的大跨屋蓋結(jié)構(gòu)(包括平屋蓋、懸挑屋蓋、球面屋蓋和鞍形屋蓋)縮尺模型進(jìn)行了風(fēng)洞動(dòng)態(tài)同步測(cè)壓試驗(yàn)研究，總結(jié)了屋蓋平均風(fēng)壓的分布規(guī)律，并將試驗(yàn)結(jié)

2、果與CFD數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。 (2)介紹了屋蓋特征湍流的特點(diǎn)和主要表現(xiàn)形式，然后重點(diǎn)對(duì)一種典型的特征湍流形式——錐形渦進(jìn)行了探討，借助風(fēng)洞試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)其特征參數(shù)進(jìn)行識(shí)別，得到了平屋蓋表面錐形渦的渦心位置、作用范圍以及運(yùn)動(dòng)模式等特征參數(shù)的定量結(jié)果。此外，還采用越界峰值法和高階統(tǒng)計(jì)矩分別對(duì)平屋蓋表面風(fēng)壓的尖峰脈沖現(xiàn)象和非高斯分布特性進(jìn)行了研究。 (3)在深入分析結(jié)構(gòu)受迫振動(dòng)響應(yīng)本質(zhì)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，綜合Ri

3、tz向量直接疊加法和本征正交分解法(POD法)的優(yōu)點(diǎn)，提出了一種高效的風(fēng)振響應(yīng)頻域分析方法Ritz-POD法。應(yīng)用該方法對(duì)單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行風(fēng)振響應(yīng)分析，取得了預(yù)期的計(jì)算效果。此外，還對(duì)大跨屋蓋結(jié)構(gòu)風(fēng)振響應(yīng)分析中的振型耦合和主導(dǎo)振型選擇問(wèn)題進(jìn)行了探討，初步給出了相關(guān)判定標(biāo)準(zhǔn)。 (4)深入討論了大跨屋蓋結(jié)構(gòu)等效靜風(fēng)荷載研究所面臨的主要問(wèn)題，指出其關(guān)鍵是解決好多激振模態(tài)、多響應(yīng)振型和多等效目標(biāo)問(wèn)題，為此必須要采用一些能夠更加反映風(fēng)