復(fù)雜大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載特性及抗風(fēng)設(shè)計(jì)研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、科技的進(jìn)步，各種外形獨(dú)特、結(jié)構(gòu)形式新穎的大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)大量涌現(xiàn)。大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)因具有質(zhì)量輕、柔性大、阻尼小等特點(diǎn)，風(fēng)荷載一般是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的控制荷載之一。由于大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載和結(jié)構(gòu)特性方面的復(fù)雜性，至今還沒有建立起有效的風(fēng)振響應(yīng)分析方法。本文圍繞大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)抗風(fēng)分析與設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問題——體型系數(shù)、風(fēng)振系數(shù)、基本風(fēng)壓，從風(fēng)壓分布特性分析、圍護(hù)結(jié)構(gòu)風(fēng)壓取值、靜風(fēng)效應(yīng)及靜風(fēng)穩(wěn)定性分析、風(fēng)致振動特性分析及抗風(fēng)設(shè)計(jì)方法等方面入

2、手，對大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)分析與設(shè)計(jì)展開系統(tǒng)研究。本文主要進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的工作： 1、大跨度屋蓋表面風(fēng)壓分布特性的研究。結(jié)合北京奧運(yùn)乒乓球館和泉州市海峽體育中心體育館的剛性模型風(fēng)洞試驗(yàn)，對復(fù)雜大跨度屋蓋表面的平均風(fēng)荷載和脈動風(fēng)荷載特征進(jìn)行了詳細(xì)分析，得出了有關(guān)大跨度屋蓋表面風(fēng)壓分布的一些具有共性的規(guī)律。在前一個(gè)試驗(yàn)中還考慮了有無周邊建筑兩種情況下屋蓋表面上的風(fēng)壓分布，探討了周邊建筑對屋面風(fēng)壓分布的干擾影響。 2、大跨

3、度屋蓋結(jié)構(gòu)的靜風(fēng)效應(yīng)及靜風(fēng)極限承載力分析。利用風(fēng)洞試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對屋蓋結(jié)構(gòu)進(jìn)行了靜力風(fēng)荷載效應(yīng)分析，討論了最不利風(fēng)向角的確定方法。同時(shí)引入結(jié)構(gòu)幾何非線性、材料非線性以及支承條件的非線性，進(jìn)行了屋蓋結(jié)構(gòu)的靜風(fēng)極限承載力分析，研究了初始預(yù)應(yīng)力、支承條件等因素對屋蓋結(jié)構(gòu)靜風(fēng)極限承載力的影響。 3、大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)的風(fēng)致振動特性研究。在大跨度屋蓋風(fēng)壓分布特性研究的基礎(chǔ)上，探討屋蓋表面脈動風(fēng)壓的形成原因。由風(fēng)洞試驗(yàn)測得的測點(diǎn)風(fēng)壓系數(shù)時(shí)程，經(jīng)過一

4、系列轉(zhuǎn)換和修正，得到節(jié)點(diǎn)的脈動風(fēng)荷載時(shí)程數(shù)據(jù)，進(jìn)行風(fēng)振響應(yīng)的時(shí)程分析。結(jié)合風(fēng)振響應(yīng)的分析結(jié)果，研究了大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)的風(fēng)振形式和風(fēng)振機(jī)理，探討了風(fēng)振系數(shù)的取值，并分析了初始預(yù)應(yīng)力、支承條件等對屋蓋結(jié)構(gòu)風(fēng)振響應(yīng)的影響。 4、大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)設(shè)計(jì)方法的研究。結(jié)合大跨度屋蓋受風(fēng)災(zāi)破壞的實(shí)地調(diào)查結(jié)果，對我國荷載規(guī)范中基本風(fēng)壓的取值規(guī)定提出質(zhì)疑；借鑒有關(guān)抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，提出適合于大跨度屋蓋的抗風(fēng)設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)和抗風(fēng)設(shè)計(jì)方法，并結(jié)合北京奧運(yùn)

5、乒乓球館屋蓋結(jié)構(gòu)進(jìn)行了抗風(fēng)分析；分析和總結(jié)了大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和建造方面的問題，初步探討了一些適合大跨度屋蓋的抗風(fēng)概念設(shè)計(jì)和抗風(fēng)構(gòu)造措施。 5、大跨度屋蓋圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)風(fēng)荷載研究。研究國外荷載規(guī)范和我國荷載規(guī)范，對圍護(hù)結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載取值的規(guī)定進(jìn)行比較。結(jié)合風(fēng)洞模型試驗(yàn)，對比分析了規(guī)范方法和統(tǒng)計(jì)方法兩種方法的風(fēng)壓計(jì)算結(jié)果，研究大跨度屋蓋圍護(hù)結(jié)構(gòu)的邊角區(qū)域風(fēng)壓分布特性，探討了屋面和幕墻風(fēng)荷載的取值，并研究了陣風(fēng)系數(shù)的取值范圍，對圍護(hù)結(jié)構(gòu)