文档介绍:中文摘要近年来国内外新建的大型公用场所广泛使用大跨屋面结构。这种结构质量较轻、阻尼较小,处于湍流度高的低矮大气边界层中,其风致动力响应较为明显,国内外较严重的风灾事故频有发生,做好这种结构的抗风研究及设计日显迫切。规范中关于大跨屋面结构局部和整体动态风荷载的内容很少,原有的结构风致振动理论主要是针对高耸结构提出的,如何评估风对这类新型结构的作用成为了摆在研究者面前急待解决的问题。近几年来,针对大跨度屋盖结构的风振理论取得了很大的进展,研究者们提出了很多新的计算理论、计算方法,但是在实际运用中仍然存在很多的问题。本文正是在这种背景下,依托武汉体育中心游泳馆屋盖的风洞试验研究,对现有的大跨屋盖结构的风荷载及风致响应计算方法做了一定的改进,在风致响应理论在实际工程中的应用上得到了一些有工程价值的结论。本文首先介绍了近地风的特性以及建筑物的气动特性,简要回顾了在大跨度屋盖结构风致响应以及等效风荷载的研究领域的现状。在第二章介绍了进行刚性模型测压试验的具体方法,根据试验数据对武汉体育中心游泳馆屋益的风压分布做了分析,总结了封闭体型大跨度屋盖表面分压的分布规律。第三章对大跨度屋盖结构风致响应进行了计算,并对参振模态以及模态耦合项对响应的影响进行了分析,引入模态贡献系数来识别对风振响应有较大贡献的模态,采用累计模态贡献系数来判断参振模态的合理性。在第四章讨论了大跨度屋盖结构等效静力风荷载的算法,对传统的荷载响应相关法法做了一些改进,并将改进后的方法与传统的方法进行了对比。最后总结了本文的主要工作,并对下一步的研究工作进行了展望。关键词:大跨度屋盖结构,风洞试验,风致响应,参振模态,模态耦合,等效静力风荷载,荷载响应相关法
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,但是在土木工程领域风荷载真正引起人们的重视还是始于大型结构的风毁事故,像年美国华盛顿州刚建成鲈碌乃寺硐抗却笄旁诓坏/缢俚淖饔孟路⑸苛艺穸直至坍塌的事故引起当时土木工程界的极大震惊,。阅且院蠓绻こ套魑集结构工程、空气动力学、,大量形式新、质量轻、跨度大的屋面结构不断涌现。这类结构大都对风荷载比较敏感,因此风荷载成为这类结构的重要设计荷载,有时甚至是起控制作用的荷载。原有的结构风致振动理论主要是针对高耸结构提出的,如何评估风对这类新型结构的作用成为了摆在研究者面前急待解决的问题。近几年来,针对大跨度屋盖结构的风振理论取得了很大的进展,研究者们提出了很多新的计算理论、计算方法,但是这些理论方法在实际运用中仍然存在很多的问题。本文正是在这种背景下,依托武汉体育中心游泳馆屋盖的风洞试验研究,对现有的大跨屋盖结构的风荷载及风致响应计算方法做了一定的改进,对比了不同计算方法间的区别,在风致响应理论在实际工程中的应用上得到了一些有平均风和周期在几秒钟的脉动风。在实际工程中,平均风通常被视为大小和方向不随时间改变的常量,脉动风速被视为随时间变化的随机变量。表征风特性意义的结论。风速观测记录表明近地风瞬时风速包括两种成分:周期在上分钟以上的武汉理工大学硕士学位论文
二簟睦,——一\.、譬/.ㄖ锏钠匦的参数有:平均风速剖面、紊流风速剖面、脉动风速谱、脉动风的空间相干函数等。平均风速剖面用来描述平均风,反映平均风速随高度的变化规律。紊流风速剖面、脉动风速谱、脉动风的空间相干函数用来描述脉动风,其中紊流风速剖面反映紊流度随高度变化的规律;脉动风速谱反映了紊流风的谱特性;脉动风的空间相干函数反映了脉动风的空间相关性。大多数的建筑相对于风来说均表现为钝体特性。“钝体特性”指的是这些建筑物总是在风的流场中存在,并成为风流动中的障碍物,同时这些障碍物的拐角处一般都具有尖锐的棱角边。钝体周围的风场相当复杂,一般会出现气流的分离、再附以及漩涡等钝体流体力学现象。下面对建筑物周围的风场做简单的介绍。首先考虑简单的二维流现象。如果在风场中放置正方形截面和矩形截面的建筑物,那么这两种截面周围的流场如图和所示。对于正方形截面的建筑物,气流将在其迎风的前缘发生流动分离,然后形成很宽的湍流尾流;对于矩形截面的建筑物,气流首先在其迎风的前缘发生流动分离,如果矩形的长边方向足够长,那么气流将会在下游屋盖表面发生再附着,接着在矩形截面建筑物的后缘再一次出现流动分离,最后形成尾流区。图叫谓孛娴亩魈卣图匦谓孛娴亩魈卣如果再复杂一点,考惠三维流效应。图为三维流效应的典型例子,在高层建筑的迎风方向上有一座低矮的建筑,风翻过低矮建筑后再作用于高层建筑