索穹頂結(jié)構(gòu)耦合風(fēng)振研究.pdf

1、索穹頂結(jié)構(gòu)除少數(shù)幾根桿件受壓外，其余桿件都處于張力狀態(tài)，所以充分發(fā)揮了鋼索的高強(qiáng)特性，且索穹頂結(jié)構(gòu)一般以膜材為覆蓋材料，具有自重輕、跨度大及建筑造型自由豐富的特點。由于這種結(jié)構(gòu)同時集新材料、新技術(shù)、新工藝和高效率于一體，所以被認(rèn)為是代表當(dāng)今國際空間結(jié)構(gòu)發(fā)展最高水平的結(jié)構(gòu)形式。索穹頂結(jié)構(gòu)具有如下的特點：跨度及柔性大，低階自振頻率小，非線性特征明顯；自振頻率密集且相互耦合；空間曲面及繞流特性復(fù)雜；膜在風(fēng)荷載作用下振幅較大，結(jié)構(gòu)場與流體場間的

2、流固耦合效應(yīng)不可忽略。所有這些特點使得索穹頂結(jié)構(gòu)對風(fēng)的作用非常敏感，但到目前為止，針對索穹頂結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)分析還很少，而且這些分析都沒有充分考慮上述索穹頂結(jié)構(gòu)的受力特點。據(jù)此，本文分別采用數(shù)值風(fēng)洞方法及簡化氣彈力學(xué)模型方法對索穹頂結(jié)構(gòu)的耦合風(fēng)振問題進(jìn)行了研究，并將求解結(jié)果與試驗值作了對比。 第一章在查閱國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，簡要回顧了索穹頂結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷史、工程應(yīng)用及研究現(xiàn)狀，并確定了本文的主要研究內(nèi)容。 本文第二章總結(jié)和推

3、導(dǎo)了大跨度張力屋蓋結(jié)構(gòu)體系的氣彈模型風(fēng)洞試驗所需滿足的相似準(zhǔn)則，并對肋環(huán)型索穹頂結(jié)構(gòu)氣彈模型風(fēng)洞試驗的數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計和分析。氣彈模型風(fēng)洞試驗是對理論分析進(jìn)行檢驗的重要依據(jù)。 第三章基于ADINA軟件所提供的流固耦合功能采用不同湍流模型對索穹頂結(jié)構(gòu)進(jìn)行了耦合風(fēng)振分析。在耦合風(fēng)振分析中數(shù)值風(fēng)洞方法極具應(yīng)用前景，但在目前的技術(shù)條件下這種方法還存在一定的制約。 第四章推導(dǎo)了索穹頂結(jié)構(gòu)耦合風(fēng)振分析的簡化氣彈力學(xué)模型。在模型的參數(shù)計

4、算上，采用奇點配置法推導(dǎo)了三維情形下結(jié)構(gòu)振動誘導(dǎo)流場附加質(zhì)量的數(shù)值計算方法；聯(lián)合采用經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解、改進(jìn)的隨機(jī)減量法及Hilbert變換對索穹頂結(jié)構(gòu)的氣動阻尼進(jìn)行了識別分析；推導(dǎo)了基于本征正交分解的降階譜解法.基于簡化氣彈力學(xué)模型的索穹頂結(jié)構(gòu)耦合風(fēng)振分析結(jié)果與試驗的對比表明，該方法可以較好地應(yīng)用于索穹頂結(jié)構(gòu)的耦合風(fēng)振分析。 第五章采用簡化氣彈力學(xué)模型耦合風(fēng)振分析方法對目前兩種主要的索穹頂形式——肋環(huán)型和葵花型索穹頂結(jié)構(gòu)進(jìn)行了耦合風(fēng)