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多层冷弯薄壁型钢房屋风致响应分析与抗风对策

高红伟  
【摘要】:我国是风灾发生较为频繁的国家,风灾引起大量房屋的破坏或倒塌、人员伤亡,其对建筑物造成巨大破坏,给国家经济带来了巨大损失。有必要对建筑物的风荷载特性、破坏特征、脉动风荷载作用下结构舒适度等方面进行研究,进而减少风荷载作用下房屋倒塌及人员伤亡,保证建筑物的安全可靠。多层冷弯薄壁型钢结构具有高层钢筋混凝土结构质量轻、阻尼比较小、柔性大、结构自振周期较大的特性。风荷载中的脉动风(与结构自振周期接近)成分对结构产生的动力效应是不容忽视的。风荷载作为结构水平向主要的控制荷载之一,是结构安全、舒适性的主要因素之一,结构设计中往往起着重要的控制作用,为研究风荷载作用下多层冷弯薄壁型钢房屋风致响应与舒适度问题,本文主要展开了以下工作:(1)利用可考虑空间、时间相关性的线性自回归滤波器法(AR法)原理,借助Matlab编程实现了脉动风速时程,将生成的风速时程通过伯努利方程转化为风压时程。(2)风荷载作用下结构风致响应与文献已有数据进行对比,验证本文自编实现风速时程程序的合理性;结合西安建筑科技大学黄智光的冷弯薄壁型钢试验研究,对多层冷弯薄壁型钢房屋建模技术进行验证。(3)建立多层冷弯薄壁型钢房屋(5层、6层、7层)整体模型,进行不同风压(基本风压0.3k N/m2、0.5k N/m2、0.7k N/m2、0.9k N/m2、1.1k N/m2)下结构位移及加速度响应,结合现有《高层建筑混凝土结构技术规程》相关条文对风荷载作用下结构位移及加速度限值进行研究,结合《建筑结构荷载规范》中我国基本风压分布图对多层冷弯薄壁型钢房屋舒适度问题进行比较分析。(4)依据各国舒适度标准及著名舒适度试验成果对风荷载作用下多层冷弯薄壁型钢房屋舒适度问题提出抗风对策,比较各措施效率。通过研究推动此结构体系在国内的进一步发展。


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