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大跨度空间结构风振响应及等效静力风荷载研究

李先婷  
【摘要】:大跨度空间结构具有外形优美、无内柱、空间大等特点,被广泛的应用在煤棚、车站、体育场等大型公共建筑中。随着大跨度空间结构向着长大化和轻质化方向发展,风荷载逐渐成为其主要的控制荷载之一。风荷载作用下结构风致响应以及针对工程设计采用的风荷载描述方法是解决大跨度空间结构抗风设计的核心问题,虽然随机荷载激励下结构的响应计算及结构等效静力风荷载相关研究已见报道,但是大跨度空间结构风荷载分布及风致响应特点的计算及设计方法仍不完善。本文通过对某大跨度空间结构风荷载分布特点及风振响应特点的分析,提出了在大跨度空间结构中评价各独立模态对结构响应贡献的方法,并给出了结构的等效静力风荷载,为类似结构抗风设计提供了建议。 主要完成的工作有以下几个方面: (1)介绍了大跨度空间结构的风致破坏问题,阐述了大跨度空间结构风振响应和等效静力风荷载的研究现状,说明了本文研究的出发点和实际意义。 (2)结合风洞试验数据,分析了某大跨度空间结构风荷载分布特性。 (3)介绍了大跨度空间结构风振响应的时域分析法和频域分析法,以具体工程为例将两种方法进行了对比分析。 (4)总结了针对大跨度空间结构评价各个独立模态对总响应的贡献,以及根据各独立模态对结构响应的贡献截取主要参振模态的方法。以具体工程为例,应用该方法,截取出主要贡献模态,将计算得到的风振响应与采用时域法得到的风振响应进行对比分析。 (5)阐述了等效静力风荷载在风工程领域和结构工程领域的衔接作用,重点介绍了阵风因子法求解大跨度空间结构等效静力风荷载的分析过程。本文采用阵风因子法,以位移为目标,分析等效静力风荷载的分布特性。


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