文档介绍：沈阳建筑大学
硕士学位论文
大跨度薄壳穹顶结构的风振响应分析
姓名:杨丽丽
申请学位级别:硕士
专业:固体力学
指导教师:任德斌
2011-01
硕士研究生学位论文摘要 I
摘要
大跨度空间结构是近几十年来生命力最强的结构形式之一。优美、合理的形体,同时
具备经济合理的特点,使空间结构可以跨越超大空间,成为一种备受瞩目的结构形式。新
材料、新工艺、新技术的发展与采用和大跨度空间结构本身的不断创新,对现代建筑整体
风格产生了重大影响,大跨度空间结构成为了反映一个的重要标志
之一。
论文以大连天座建筑艺术工程有限公司的工程设计实例为基础,介绍了风振系数以及
建筑物表面风压变化情况。风对建筑物的作用是不规则的,风压随风速、风向的紊乱变化
而不停地改变。通常把风作用的平均值看成稳定风压或平均风压,实际风压是在平均风压
上下波动的。平均风压使建筑物产生一定的侧移,而波动风压使建筑物在该侧移附近左右
振动。对于高度较大,刚度较小的高层建筑,波动风压会产生不可忽略的动力效应,在设
计中必须考虑。
利用有限元方法在时域内进行三维风振分析,其中风荷载的模拟采用了 MATLAB 程
序,利用简谐波叠加法分别模拟了脉动风速、脉动风压曲线,将所得风压作为有限元分析
的荷载,施加到结构上,利用 ANSYS 软件进行模拟分析,获得了此种情况下的节点位移
风振系数值,确定了此种情况风荷载作用下的最不利风振系数值。同时考虑了不同参数影
响下,风振系数的变化趋势。得出该类穹顶结构的风振系数随矢跨比、拱壳厚度变化的变
化规律,为穹顶结构的抗风设计提供参考,并为大跨结构的抗风设计提供分析方法。
通过对大跨穹顶结构风振系数的研究,提出了在实际工程设计中,采用位移风振系数
来计算大跨穹顶结构的等效静力风荷载是正确和方便使用的,并且给出了大跨穹顶结构结
构位移风振系数计算公式,以供设计参考。由此得出结论,谐波叠加法是风速时程分析中
模拟风速的有效方法。风振系数值随矢跨比增大而增大,随拱壳厚度增大而减小。
通过对现行规范抗风设计方法的讨论,指出其在应用于大跨穹顶结构抗风设计时存在
的主要问题。在此基础上,参考建筑抗震的设计思想,提出适合大跨度结构的“常遇风压
不坏,偶遇风压可修,罕遇风压不倒”的三水准抗风设防原则并提出一种新的抗风设计思
路—抗风概念设计。
关键字:大跨结构;风振系数;谐波叠加法;有限单元法
硕士研究生学位论文 Abstract III
Abstract
Spatial structure is one of the most viable structure in recent rational form makes it
e a good physical beauty,economic rationality and large spaces has made
it a high-profile structure’s continuous innovation,development and use of a
large number of new materials,new processes,new technology has already had a major impact on
modern architecture,and has became one of the important signs as reflected in the level of a
country's building science and application of long-span structures increasingly
widespread.
In this paper,through an example of Art Design Engineering Co, Ltd, introduced wind
vibration coefficient and pressure changes in surface effect of wind load on
buildings is irregular,air pressure changes with wind speed and wind average effect
of the wind is usually regarded as