金屬復合屋面板的風致動力效應和減振性能探究.pdf

1、金屬復合屋面板是大跨屋蓋結(jié)構(gòu)中常用的輕型屋面系統(tǒng)，其有限剛度、高阻尼特性對屋蓋結(jié)構(gòu)風致振動效應的影響不可忽視，但目前屋蓋結(jié)構(gòu)的抗風設計中并不考慮。本文以常用的聚氨酯夾芯屋面板和纖維夾芯屋面板為對象，探討了這兩類復合屋面板對主體結(jié)構(gòu)風振響應的影響規(guī)律。論文工作和主要結(jié)論如下:
　　(1)系統(tǒng)闡述了金屬復合屋面板的結(jié)構(gòu)阻尼的描述方法和計算分析理論。采用模態(tài)應變能法對兩種屋面板的結(jié)構(gòu)阻尼特性進行了分析，計算結(jié)果表明兩種屋面板均表現(xiàn)為高阻

2、尼的特性。對于聚氨酯夾芯屋面板，低頻段各階振型的模態(tài)損耗因子相對較小，但50～90Hz高頻段振型的模態(tài)損耗因子最大可達到0.4。對于纖維夾芯屋面板，高低頻段(4.56—69.3Hz)各階振型的模態(tài)損耗因子均較大，最大可超過0.5。
　　(2)施加風壓時程在典型跨度的屋面板上，通過分析屋面板的支座反力重點考察夾芯層材料的損耗因子、夾芯層厚度、上下面層金屬板厚度和下部主體結(jié)構(gòu)剛度對風荷載脈動特性的影響。分析表明，屋面板的有限剛度放大了

3、支座反力的幅值并將脈動風的能量向屋面板基頻區(qū)域聚集，而屋面板阻尼則可顯著減小支座反力幅值。相比于夾芯層厚度和上下面層金屬板厚度，夾芯層材料的損耗因子是影響屋面板的支座反力特性的決定性因素。主體結(jié)構(gòu)對屋面板的有限支承剛度也會放大支座反力的幅值并改變脈動風的頻譜特性。纖維夾芯屋面板的支座反力幅值隨主體結(jié)構(gòu)剛度的增大而減小，而聚氨酯夾芯屋面板的支座反力與主體結(jié)構(gòu)剛度間沒有明顯的規(guī)律。
　　(3)以30m跨度的交叉拱殼為對象，考察兩類屋面

4、板的剛度和阻尼對整體結(jié)構(gòu)風振響應的影響。分析表明，計算模型中是否包括屋面板對主體結(jié)構(gòu)的風振響應的影響不可忽視且與主體結(jié)構(gòu)剛度密切相關，其中主體結(jié)構(gòu)剛度越小影響越大。屋面板的有限剛度會增大主體結(jié)構(gòu)的風振響應，而屋面板的阻尼則起到減振效果。對于聚氨酯夾芯屋面板，結(jié)構(gòu)風振響應以屋面板剛度的影響為主，而屋面板的阻尼影響相對較小。對于纖維夾芯屋面板，當主體結(jié)構(gòu)剛度較小（基頻較低）時，屋面板的剛度和阻尼對主體結(jié)構(gòu)的風振響應均有較大影響;當主體結(jié)構(gòu)剛