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体育场主看台悬挑屋盖结构的风荷载研究

张学安  
【摘要】:体育场主看台悬挑屋盖具有跨度大、结构柔、材料轻巧等特点,是一种较典型的风敏感结构。特别是处于强风地区的大型体育场,主看台悬挑屋盖上的风荷载和由其脉动成分诱发的屋盖风致振动常常成为控制结构安全的主要因素。本文的主要研究目的在于较系统深入地研究体育场主看台悬挑屋盖的风压分布特性和风致振动特性,为这类结构的合理抗风设计提供依据。 本文首先较系统回顾了国内外在体育场主看台悬挑屋盖抗风领域的主要研究进展,建立了建筑表面风压和周围风场数值模拟的基本理论和基本方程,确定了以平均Navier-Stokes方程和κ-ε双方程湍流模型为基础的数值计算方法。利用该数值模拟方法,对香港一体育场主看台悬挑屋盖的表面风压进行了模拟计算,将模拟计算结果与风洞试验结果作了比较,验证了数值模拟方法的准确性;然后对浙江沿海地区一体育场主看台悬挑屋盖的表面风压进行了计算,对计算结果进行了较细致的分析和比较,在此基础上提出了屋盖表面净风压为矩形加梯形的简化分布形式和实用计算方法,并与澳大利亚规范建议的方法作了比较。该简化计算方法可供同类结构抗风设计参考和应用。 为获得作用于体育场主看台悬挑屋盖结构的脉动风速特性,采用AR法模拟得到了单点水平风及多点相关脉动风的风速时程。利用该脉动风速时程,运用时程分析法对体育场主看台悬挑屋盖的风振响应特性进行了较细致的计算和分析,结果表明准定常方法可以应用于独立主看台悬挑屋盖的风振响应计算,对于独立主看台悬挑屋盖的风振响应分析一般仅计算背景响应即可。


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