點式大跨幕墻支承體系風致隨機振動研究.pdf

1、風荷載是幕墻支承結(jié)構(gòu)體系的重要荷載，它分為平均風和脈動風兩部分。平均風的周期大大地大于一般結(jié)構(gòu)的自振周期，因而其作用性質(zhì)相當于靜力。脈動風是由于風的不規(guī)則性引起的，它的強度是隨時間按隨機規(guī)律變化的，由于它的周期較短，因而其作用性質(zhì)是動力的，引起結(jié)構(gòu)的振動。20世紀60年代，Davenport的一系列研究使結(jié)構(gòu)的抗風設計方法產(chǎn)生了巨大的進步，他把其中的脈動風看成一平穩(wěn)高斯隨機過程，并提出了脈動風的功率譜密度模型。Davenpon提出的這些

2、基本理論至今仍為各國規(guī)范采用，我國規(guī)范也是如此。 但由于點式玻璃幕墻出現(xiàn)的時間較晚，且大多屬于附屬結(jié)構(gòu)，所以理論研究跟不上實際生產(chǎn)的需要。我國規(guī)范將玻璃幕墻結(jié)構(gòu)視為圍護和裝飾結(jié)構(gòu)，其等效風荷載通過陣風系數(shù)來計算。采用陣風系數(shù)進行抗風設計也就是不考慮脈動風引起的結(jié)構(gòu)的振動。對于傳統(tǒng)的圍護結(jié)構(gòu)，脈動風引起的結(jié)構(gòu)振動相當微小，抗風設計時采用陣風系數(shù)不會引起多大的誤差。然而隨著點式玻璃幕墻在大跨度、超高層結(jié)構(gòu)中的廣泛應用，其支承結(jié)構(gòu)體系

3、越來越柔，風致振動也越來越顯著。此時若繼續(xù)采用陣風系數(shù)進行抗風設計，將使得計算的結(jié)果與實際情況相差較大。更合理的方法是采用隨機振動方法計算出來的風振系數(shù)進行抗風設計。在我國建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范中，風振系數(shù)定義為等效靜風荷載和平均風荷載的比值。等效靜風荷載作用下結(jié)構(gòu)的位移和實際風荷載作用下結(jié)構(gòu)的具有一定保證率的位移相等。 對于點式大跨幕墻水平支承結(jié)構(gòu)體系，以兩端簡支梁和固支梁作為風振分析的等效模型。然后以兩端簡支梁模型為基礎，運用隨機

4、過程和隨機振動理論，推導其在隨機風荷載作用下響應的具體表達式，并由此提出了風振系數(shù)的簡化計算公式。在此基礎上，本文對兩端固支梁模型的情況進行了分析，使用支承方式修正系數(shù)對上述簡化計算公式進行了修正，首先提出了完善的點式大跨幕墻水平支承結(jié)構(gòu)體系風振系數(shù)的簡化計算公式，并利用數(shù)值仿真技術(shù)對提出的風振系數(shù)簡化計算公式進行了準確性和可靠性驗證。 對于點式大跨幕墻網(wǎng)架支承結(jié)構(gòu)體系，本文首先提出以四邊簡支矩形板作為風振分析的等效模型。然后在

5、等效模型的基礎上，運用隨機過程和隨機振動理論，推導其在隨機風荷載作用下響應的具體表達式，并由此提出了風振系數(shù)的簡化計算公式。在此基礎上，本文對網(wǎng)架支承結(jié)構(gòu)體系不落地的情況進行了分析，并通過高度修正系數(shù)加以修正，首先提出了完善的點式大跨幕墻網(wǎng)架支承結(jié)構(gòu)體系風振系數(shù)的簡化計算公式，并利用數(shù)值仿真技術(shù)對提出的風振系數(shù)簡化計算公式進行了準確性和可靠性驗證。 本文提出的點式大跨幕墻水平支承結(jié)構(gòu)體系和網(wǎng)架支承結(jié)構(gòu)體系的風振系數(shù)簡化計算公式具