大跨轻质钢屋盖风荷载取值的研究

【摘要】： 近年来国内外新建的大型公用场所广泛使用大跨屋面结构,尤其是在我国目前正在如火如荼建设中的高速铁路,其车站无柱雨棚多数都采用大跨轻质钢屋盖。此类结构一般采用钢结构且跨度较大,屋面板及外墙采用了压型钢板、铝板幕墙等轻质材料,具有重量轻、刚度小的特点,使得结构较柔,从而成为风敏感结构。对于此类结构的抗风设计,首先就要准确的取得风荷载,而风荷载中的两个重要参数,一个就是风荷载体型系数,另一个就是风荷载风振系数。对于风荷载体型系数,我国荷载规范对该项参数作了具体规定,但对于体型复杂的建筑物,荷载规范中的体型系数已经很难满足实际情况。对于风荷载风振系数,我国荷载规范对于复杂结构的风振系数没有给出相应的数据和计算方法。尤其对于此类大跨、轻盈建筑,风荷载通常是结构的竖向控制荷载,风荷载参数考虑不周可能导致结构抗风设计偏不安全,甚至影响轨道交通系统的正常运营;如果根据经验,取较为保守的参数值,有可能造成不必要的浪费。本文以新建铁路广州至珠海(含中山至江门)城际快速轨道交通工程》--江门站为例来讨论此类结构风荷载的取值问题。 为了量化和评估这些影响,通常进行建筑模型的风洞动态测压试验来取得风荷载体型系数,通过风振动态响应分析来确定风荷载风振系数。动态测压试验在模拟了大气边界层的情况下充分考虑建筑的周围环境等重要因素,给出了风荷载体型系数,以及用于四周立面围护结构、屋盖结构及屋面板设计计算的风荷载;风振动态响应分析利用大型有限元软件Ansys,基于动态测压试验数据,将动态风载时程作用于主体结构进行分析,给出用于主体结构设计的风荷载风振系数。 本文比较了近似计算取得的风荷载与实验所得风荷载中的风振系数、体型系数分布、最大最小风压分布范围间的差别,提出了此类结构抗风设计时需要注意的一些事项。并探讨了关于列车风对车站内部结构所产生的影响问题有待进一步研究。