文档介绍：工学硕士学位论文
大跨度球壳结构的风洞试验与
风振响应分析关键技术
STUDY ON THE KEY TECHNOLOGIES OF WIND
TUNNEL TEST AND WIND-INDUCED VIBRATION
FOR LONG-SPAN RETICULATED DOME
吴迪
哈尔滨工业大学
2008 年 6 月
中国图书分类号:
国际图书分类号:
工学硕士学位论文
大跨度球壳结构的风洞试验与
风振响应分析关键技术
硕士研究生: 吴迪
导师: 范峰教授
副导师: 武岳副教授
申请学位: 工学硕士
学科、专业: 结构工程
所在单位: 土木工程学院
答辩时间: 2008 年 6月
授予学位单位: 哈尔滨工业大学
Classified Index:
:
Dissertation for the Master Degree in Engineering
STUDY ON THE KEY TECHNOLOGIES
OF WIND TUNNEL TEST AND
WIND-INDUCED VIBRATION FOR
LONG-SPAN RETICULATED DOME
Candidate: Wu Di
Supervisor: Prof. Fan Feng
Associate supervisor: Prof. Wu Yue
Academic Degree Applied for: Master of Engineering
Specialty: Structural Engineering
Affiliation: School of Civil Engineering
Date of Defence: June,2008
Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
摘要
大跨屋盖结构的抗风设计理论是当前结构风工程研究中相对薄弱但又十
分重要的一环。本文以实际工程为背景,采用风洞试验、数值模拟和理论推
导等方法,对球面网壳结构的风荷载特性、风振响应规律、等效静风荷载确
定以及脉动风的频率补偿等问题展开研究。主要工作包括以下几方面:
1、设计并完成一大跨度球面网壳结构的刚性模型风洞测压试验,同时
进行了 CFD 数值模拟,结果表明两者吻合较好;在此基础上,对球壳表面
的平均风压、脉动风压和极值风压等进行研究,给出了设计建议取值。
2、探讨了相邻建筑对球壳的风致静力及动力干扰效应,结果表明,周
边建筑对球壳平均风压的影响以阻碍效应为主,其结果是降低了来流动能,
提高了来流湍流度;动力干扰主要表现为增大效应,当受扰球壳处于施扰建
筑的下游时,动力干扰效应较大。
3、分析了由于缩尺比导致的风洞试验采样频率不足问题,指出在同时
满足以下两个条件时应考虑频率补偿问题:①必须考虑结构风致共振响应;
②风洞试验可分辨的最大频率小于结构的主导频率;在此基础上,提出了一
种实用的频率补偿方法,使现行的通过风洞试验来确定结构脉动风荷载的技
术得到改进。
4、通过对现行规范风振系数方法的剖析,指出其在表达结构等效静风
荷载时所存在的本质缺陷,提出了一种面向工程应用的等效静风荷载简化表
达方法,并推导了等效静风荷载背景分量及共振分量的确定公式,最后通过
算例验证了该方法的正确性。
本文的研究工作涵盖了大跨屋盖结构抗风研究的主要内容,既是对以往
研究工作的系统总结,也有一些质的提升。例如,关于风洞试验的脉动风荷
载频率补偿问题和等效静风荷载的简化表达问题,均属首次提出。通过本文
工作,对这两个一直困扰大跨屋盖结构抗风研究的问题初步给出了解决方
案,其理论意义和工程实用价值都是十分明显的。
关键词风洞试验;数值模拟;干扰效应;频率补偿;等效静风荷载
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哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
Abstract
Study on wind-resistant design theory of large-span roof structures is a
relatively we