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《哈尔滨工业大学》 2012年
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单层网壳结构风振响应参数灵敏度研究

陈旭  
【摘要】:现代空间结构大多具有跨度大、质量轻、阻尼小、自振频率密集等特点,因而对风荷载的作用较为敏感,抗风设计往往是此类结构设计中的重要环节之一。从现有研究来看,针对给定结构在给定风荷载作用下的结构抗风分析技术已较为成熟。但实际上,无论结构自身还是风荷载,都具有一定的不确定性,仅通过确定性分析无法对各种不确定性因素对分析结果的影响作出评估,也就无法给出实际结构的抗风设计保证率。显然,这不符合基于可靠度的现代结构设计理论的要求。为此,有必要通过敏感性分析考察各种不确定性因素对结构风振响应不确定性的影响程度,为进一步建立基于可靠度的结构抗风设计理论奠定基础。 本文以单层球面网壳和单层柱面网壳为研究对象,采用参数灵敏度分析方法考察了气动力参数和结构参数等多种不确定性因素对结构风振响应不确定性的影响,探讨了不确定性传递机制。主要包括如下几方面工作: 1、通过对目前常用的灵敏度分析方法和参数抽样方法的探讨,提出了基于拉丁超立方抽样(LHS)和局部灵敏度分析与全局灵敏度分析相结合的单层网壳结构风振响应参数灵敏度分析方法。 2、针对单层球面网壳和单层柱面网壳进行了大规模独立采样风洞测压试验,分别获得了1411组和1347组风压时程样本。 3、针对单层球面网壳和单层柱面网壳结构,采用局部灵敏度分析方法考察了屋面质量、杆件截面面积、结构阻尼比和结构初始几何缺陷等参数对结构风振极值响应不确定的影响,确定屋面质量和杆件截面面积为两个主要影响参数;将屋面质量和杆件截面面积与风荷载组合,采用Sobol’法进行全局灵敏度分析,确定了各参数灵敏度大小。研究表明:风荷载对结构风振极值响应不确定的贡献率占主导地位;风荷载与结构参数耦合作用对结构风振极值响应不确定的影响不能忽略。 4、通过对风荷载和结构风振响应的深入分析,探讨了结构风敏感度与结构风振极值响应不确定性的关系。研究表明:结构风敏感度越大,风荷载对结构风振极值响应的不确定性影响越大。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TU33;TU352.2

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【参考文献】
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