大型復(fù)雜雕像結(jié)構(gòu)風(fēng)致響應(yīng)分析方法的對比研究.pdf

1、大型復(fù)雜雕像結(jié)構(gòu)突出的特點是:結(jié)構(gòu)布置不規(guī)則，結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜多樣，超大的高寬比。這些特性直接導(dǎo)致大型復(fù)雜雕像結(jié)構(gòu)屬于風(fēng)敏感結(jié)構(gòu)。對于大型復(fù)雜雕像結(jié)構(gòu)而言，水平荷載起控制作用，其中風(fēng)荷載是其最主要的控制荷載。本文主要以湖北黃石藥師佛像為研究對象，對像體的主鋼架分別采用靜力等效風(fēng)荷載法、時程分析法和流固耦合法計算結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載，并對這三種計算方法進行簡要的介紹和對比。
　　通過分析研究，得到如下主要結(jié)論:
　　1、靜力等效風(fēng)荷載法、

2、時程分析法和流固耦合法三種分析方法越來越逼近真實的風(fēng)荷載作用的情況。靜力等效風(fēng)荷載法的實質(zhì)就是將風(fēng)荷載從隨機動力荷載轉(zhuǎn)化成靜力荷載的形式參與結(jié)構(gòu)設(shè)計，該靜力荷載作用于像體結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的效應(yīng)和風(fēng)荷載作為動力荷載作用在結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的位移、應(yīng)力、應(yīng)變等效應(yīng)相近，靜力等效風(fēng)荷載法又稱為擬靜力法。風(fēng)致響應(yīng)時程分析法的實質(zhì)就是通過模擬或者實測的方法得到風(fēng)荷載時程后，建立結(jié)構(gòu)的動力方程，利用直接積分法求解方程，從而得到位移、速度和加速度響應(yīng)。單向流固耦合

3、法的實質(zhì)就是把風(fēng)場對像體結(jié)構(gòu)的作用轉(zhuǎn)化為風(fēng)壓力，然后把風(fēng)壓力施加到結(jié)構(gòu)體上，得到荷載作用在結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的位移、應(yīng)力、應(yīng)變等結(jié)果，計算雙向流固耦合時需要考慮像體結(jié)構(gòu)的變形對風(fēng)場的影響，然后再循環(huán)進行上述計算過程。
　　2、由于大型復(fù)雜雕像結(jié)構(gòu)整體不規(guī)則，受力情況復(fù)雜，超大的高寬比，為了保證雕像結(jié)構(gòu)受力合理和穩(wěn)定性，如今通常采用框架一支撐體系，合理的布置框架梁柱和支撐，合理的布置樓面水平支撐和豎向支撐，同時局部施工區(qū)考慮加強支撐。采用盡

4、可能均勻?qū)ΨQ的布置，盡量減少每一層質(zhì)量中心和剛度中心的差異。
　　3、雕像結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載作用下由于外立面造型的不規(guī)則，表面的風(fēng)壓分布異常復(fù)雜，遵循鈍體繞流的普遍規(guī)律。在通常設(shè)計過程中，依據(jù)像體結(jié)構(gòu)風(fēng)致響應(yīng)數(shù)值模擬的計算結(jié)果，保守建議雕像結(jié)構(gòu)的體型系數(shù)選用在矩形建筑體型系數(shù)的基礎(chǔ)上增加10％左右。
　　4、線性濾波法編制的相應(yīng)風(fēng)速時程程序是可以達(dá)到精度的，可以進一步用于結(jié)構(gòu)的風(fēng)振響應(yīng)的時程分析。對結(jié)構(gòu)位移起控制作用的是結(jié)構(gòu)的第一

5、振型，脈動風(fēng)下雕像結(jié)構(gòu)的風(fēng)振時程分析法計算得出的結(jié)果基本上是靜力等效風(fēng)荷載法計算結(jié)果的兩倍，時程分析法結(jié)果更加保守，動力響應(yīng)明顯大于靜力響應(yīng)。
　　5、風(fēng)場中像體結(jié)構(gòu)迎風(fēng)面的風(fēng)壓大致保持對稱，迎風(fēng)面風(fēng)壓隨高度的增加而增大，像體的迎風(fēng)面高風(fēng)壓區(qū)逐步往高處移動，背風(fēng)面低速區(qū)沿著流場域往后越來越小。像體側(cè)向的風(fēng)壓分布不均勻。考慮風(fēng)致響應(yīng)作用下，雕像結(jié)構(gòu)的外立面最好為光滑的凸立面，同時凸立面的凸度比較大時結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和安全性更高，應(yīng)該是在相