開敞式葉片形空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載及風(fēng)振響應(yīng)實測研究.pdf

1、大跨空間結(jié)構(gòu)是風(fēng)敏感結(jié)構(gòu)，風(fēng)荷載和風(fēng)致振動常常是控制結(jié)構(gòu)安全的主要因素。隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和技術(shù)水平的提高，大跨空間結(jié)構(gòu)被越來越多地應(yīng)用到現(xiàn)代工程中。然而近年來也有一些大跨空間結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載作用下發(fā)生破壞?；诖?，大跨空間結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計越來越受到工程人員的重視。
　　本文數(shù)據(jù)來源于開敞式葉片形空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)屋蓋實測風(fēng)荷載及風(fēng)振響應(yīng)。通過在上下屋蓋對應(yīng)布置12對風(fēng)壓傳感器，實時測量屋蓋表面的風(fēng)荷載信息，通過現(xiàn)場風(fēng)速儀記錄對應(yīng)時刻的來流信息

2、，通過在屋蓋布置速度傳感器測量結(jié)構(gòu)風(fēng)致速度響應(yīng)。
　　基于實測風(fēng)速，分析來流的風(fēng)速譜與湍流強度，研究發(fā)現(xiàn)不同時段的風(fēng)速譜縱坐標(biāo)略有不同，但是曲線整體變化規(guī)律一致。與經(jīng)典的Davenport譜、Von Karman譜和Kaimal譜比較，在中低頻段，實測風(fēng)速譜曲線與經(jīng)典譜曲線基本一致;在高頻段，兩者則有較大差異。由于后期新增建筑對場地的影響，場地粗糙度（結(jié)構(gòu)設(shè)計取為B類地貌）發(fā)生變化，實測湍流強度位于C類與D類之間，與日本規(guī)范Ⅳ地貌

3、湍流強度相當(dāng)，說明建筑設(shè)計要考慮后期規(guī)劃建筑對場地粗糙度的影響，否則建筑可能偏于不安全。分析了實測風(fēng)壓頻譜特性，考察了測點之間的相關(guān)系數(shù)，測點之間的相關(guān)系數(shù)絕對值均少于0.2，屬于弱相關(guān)。其原因一方面是各測點之間的距離較大，且上下屋面不透風(fēng)，空氣對流較少;另一方面是風(fēng)壓測點集中布置在屋蓋中間區(qū)域，距離風(fēng)壓復(fù)雜的屋檐、拐角區(qū)域較遠。
　　分別利用峰值因子法、Hermite級數(shù)法和sadek-simiu法三種方法計算得到了實測風(fēng)壓的峰

4、值因子，比較了三種計算結(jié)果的差別及峰值因子的變化范圍，給出了該類開敞式空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的峰值因子建議取值。
　　與標(biāo)準高斯分布概率密度曲線相比，實測風(fēng)壓概率密度曲線對稱性較好，在曲線尾部較標(biāo)準高斯曲線略高。實測風(fēng)壓偏度和峰態(tài)較一般風(fēng)洞試驗結(jié)果小，實測風(fēng)壓非高斯特性并不明顯。根據(jù)偏度和峰態(tài)的曲線關(guān)系及其累計分布函數(shù)，提出了風(fēng)壓非高斯區(qū)域劃分依據(jù)?；趯崪y風(fēng)壓功率譜及概率統(tǒng)計參數(shù)，分別采用Yamazaki-Shinozuka方法和Forr

5、st-Gurley方法模擬了風(fēng)壓時程，兩者功率譜吻合較好，同時表征非高斯特性的偏度、峰態(tài)參數(shù)也在合理誤差范圍內(nèi)。
　　基于結(jié)構(gòu)實測振動速度響應(yīng)，分別利用隨機減量法、峰值拾取法和頻域分解法得到了結(jié)構(gòu)實測自振頻率和豎向振動模態(tài)，對比有限元模型頻率及模態(tài)結(jié)果，兩者自振頻率誤差在10％以內(nèi)，且結(jié)構(gòu)豎向模態(tài)吻合較好。采用多項式擬合數(shù)據(jù)去除趨勢項方法得到了積分位移信號，分析位移信號，結(jié)構(gòu)振動較小，且呈現(xiàn)周期性。
　　本文應(yīng)用現(xiàn)場實測方法