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杆式结构风荷载计算及响应分析

于峰  
【摘要】:在海洋工程结构方面,由于风荷载只占整个荷载的10%左右,大多数情况下风荷载的计算仅采用估算的方法,并没有进行详细的计算。但是若考虑到结构疲劳,或者需要结构有较好的稳定性时,则需要对结构进行详细的风荷载计算及振动分析。另外在计算平台上层建筑的强度时也要考虑风荷载及振动。而且随着现代材料和施工技术的发展涌现的新一代结构,柔性大、阻尼小且重量轻,它们所受的荷载中,风荷载占有非常重要甚至是决定性的地位,因此对于风荷载计算和振动分析,在海洋工程方面有时也是十分必要的。 结构的风荷载计算和风振分析方法一般可分为时域范围和频域范围两个方面。时域法可对结构进行线性或非线性分析,可更直接地反应结构的特性,获得更多的关于疲劳问题的信息,但是时域法计算公式极为繁杂,计算量大,有时并不适用于工程实际;频域法只能对结构进行线性或线性化分析,但它的计算不像时域法那么复杂,而且能够满足大多数的工程精度,目前是应用较为广泛的方法。 本文利用风工程的基本理论和随机振动理论,重点讨论了杆式结构的风荷载计算和风振分析。并分别考虑了结构与风不耦合和耦合作用两种情况。当结构单独作用时,运用风振系数法对结构进行了荷载运算,当结构与风耦合作用时,使用Morison方程计算风压,代入微分运动方程后再线性化,根据线性系统特点,求出结构的响应函数,再对结构进行荷载计算和风振分析。经过计算,得出了较为满意的结果,能够满足一般的工程精度,具有实用性。


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