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典型索膜结构遮阳蓬风振响应分析

汤红军  
【摘要】:索膜结构以其优美的建筑造型和良好的受力体系受到建筑师的青睐,其应用也将越来越广泛。由于膜材只能受拉不能受压以及大变形小应变的特点,其设计中动力响应分析是难点之一。本文在广泛收集体育场设计资料,深入学习大跨空间结构理论并结合具体工程实践运用的基础上,对典型索膜结构风振响应进行了系统地研究与分析,取得了一些有意义的成果: 对风工程理论和结构风振响应原理进行了系统的归纳和总结。阐述了脉动风和平均风的性质。 系统分析了索膜结构自振特性与预应力、矢跨比、索初始应力等的关系。研究表明,典型遮阳棚自振频率密集,非线性动力特性明显,索膜结构自振频率随着弹性模量、膜材预应力、索初始应变以及高跨比的增加而增加,其中高跨比影响最大。 研究了风振动力分析的时域方法及相贯问题。本文应用线性回归的方法,采用Davenport风速谱,以满足风速、风压的功率谱和空间相关性为依据,并考虑结构风压谱随高度变化的特点,编制了模拟脉动风速时程的程序;对典型遮阳棚结构进行了动力特性研究,结果表明,风荷载下的膜结构的振动为受迫振动;即使是在水平风荷载作用下,结构的竖向响应也较为明显;结构振动速度和风速相比很小,可以不考虑结构响应对风荷载的修正;与风激励相比,结构位移响应中的低频成份较多,而高频成份则有所减少。 对典型索膜结构进行了空气动力失稳研究,即“驰振”研究,推导了适合索膜结构体系的临界风速判断公式。


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