大跨屋面風(fēng)荷載及其風(fēng)振響應(yīng)研究.pdf

1、近年來(lái)國(guó)內(nèi)外新建的大型公用場(chǎng)所廣泛使用大跨屋面結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)質(zhì)量較輕、阻尼較小，處于湍流度高的低矮大氣邊界層中，其風(fēng)致動(dòng)力響應(yīng)較為明顯，國(guó)內(nèi)外較嚴(yán)重的風(fēng)災(zāi)事故頻有發(fā)生，做好這種結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)研究及設(shè)計(jì)日顯迫切。規(guī)范中關(guān)于大跨屋面結(jié)構(gòu)局部和整體動(dòng)態(tài)風(fēng)荷載的內(nèi)容很少，理論研究處于探索階段，目前解決該問題的主要途徑是采用風(fēng)洞模型試驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算相結(jié)合的方法。本文對(duì)測(cè)試大跨屋面風(fēng)荷載的動(dòng)態(tài)風(fēng)壓風(fēng)洞試驗(yàn)方法進(jìn)行了系統(tǒng)研究，同時(shí)研究了結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算(非

2、大變形)大跨屋面整體結(jié)構(gòu)風(fēng)振響應(yīng)和等效風(fēng)荷載的模態(tài)法和時(shí)程法，取得了一些有工程應(yīng)用價(jià)值的成果。 大氣邊界層的正確模擬是用風(fēng)洞試驗(yàn)測(cè)量大跨屋面風(fēng)荷載的前提，也是風(fēng)洞試驗(yàn)研究的難點(diǎn)。本文吸取了中外文獻(xiàn)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，采用經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)易的以擋板、尖塔和粗糙元配合為基礎(chǔ)的被動(dòng)模擬技術(shù)在廣東省建筑科學(xué)研究院CGB-1風(fēng)洞中成功地模擬了建筑荷載規(guī)范中的D類邊界層。采用在尖塔上附加彈性橫板的方法來(lái)增大邊界層的上部湍流度和湍流積分尺度以及增強(qiáng)低頻湍流的

3、能量，結(jié)果令人滿意，可供其它大氣邊界層模擬參考。 測(cè)試系統(tǒng)的調(diào)試和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的研制也是大跨屋面動(dòng)態(tài)風(fēng)壓測(cè)試的基礎(chǔ)工作。本文對(duì)各種傳壓管路系統(tǒng)的頻響特性進(jìn)行了測(cè)試并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了比較分析，建立了以新型電子掃描閥為基礎(chǔ)的動(dòng)態(tài)風(fēng)壓測(cè)試系統(tǒng)。通過標(biāo)模試驗(yàn)驗(yàn)證了該測(cè)試系統(tǒng)具有較高的可靠性。同時(shí)對(duì)脈動(dòng)風(fēng)壓的統(tǒng)計(jì)特性進(jìn)行了研究，提出了計(jì)算風(fēng)壓峰值因子的目標(biāo)概率法，可根據(jù)實(shí)際工程需要選取適當(dāng)?shù)目癸L(fēng)設(shè)計(jì)保證率。 接著在WINDOWS環(huán)境中

4、用VB6.0程序結(jié)合AUTOCAD2002、MATLAB6.5軟件開發(fā)了屋面動(dòng)態(tài)風(fēng)壓風(fēng)洞試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，采用了交互式可視化界面，既方便測(cè)試人員試驗(yàn)前準(zhǔn)備、試驗(yàn)中數(shù)據(jù)糾錯(cuò)，又可生成面向?qū)嶋H工程且查用方便的數(shù)據(jù)圖表文本文件和電子文件。 最后推導(dǎo)了用模態(tài)法和時(shí)程法結(jié)合屋面風(fēng)壓系數(shù)時(shí)程數(shù)據(jù)計(jì)算大跨屋面的風(fēng)振響應(yīng)和等效風(fēng)荷載的公式，并進(jìn)行了實(shí)例計(jì)算，計(jì)算結(jié)果的分析表明：時(shí)程法的精度要比模態(tài)法高，但計(jì)算量大；模態(tài)法中參與計(jì)算的模態(tài)越多精度