聚氨酯金屬屋面板力學性能及其對屋蓋結構風振影響研究.pdf

1、當前的大跨度屋蓋結構普遍采用輕型金屬屋面系統(tǒng)，但結構設計時通常忽略屋面板對結構受力性能的影響。本文以常用的聚氨酯夾芯金屬屋面板作為研究對象，對此類屋面板的剛度和阻尼性能、解析理論以及有限單元模型開展了研究，并進一步考察了屋面板剛度和阻尼性能對屋蓋結構風致振動效應的影響。論文主要包括以下五個方面的工作:
　　(1)對屋面板常用聚氨酯夾芯材料的基本力學性能進行了試驗測定。發(fā)現(xiàn)聚氨酯夾芯的拉伸、壓縮性能不同，且不同方向的力學性能也有明顯

2、的差異。指出聚氨酯夾芯可以假定為橫觀各向同性材料，并根據(jù)試驗數(shù)據(jù)對其基本力學參數(shù)進行了擬合。進一步對聚氨酯夾芯的材料損耗因子進行了測定，給出了損耗因子隨溫度、頻率的變化曲線。
　　(2)對聚氨酯夾芯金屬屋面板的整體阻尼特性進行了研究。分析了聚氨酯夾芯金屬屋面板的模態(tài)損耗因子隨檁距、夾心層厚度及面板厚度的影響，表明屋面板對于外部高頻激勵具有較高的阻尼耗能能力，聚氨酯夾芯層的阻尼特性對整個屋面板的阻尼特性起著決定性影響?？疾炝瞬煌瑒偠?/p>

3、、阻尼的屋面板在脈動風荷載作用下的動力反應，發(fā)現(xiàn)在風壓傳遞過程中屋面板的有限剛度及夾芯層阻尼都會顯著改變風壓的脈動特性。
　　(3)將面層壓型金屬板等代為正交各向異性的平板，進而將聚氨酯夾芯屋面板簡化為上下面層厚度不同、且各層材料均為正交各向異性的夾層板?；贖off型夾層板理論，推導了屋面板的靜力基本方程，并對該靜力方程的解析方法進行了討論。采用復模量法來表征聚氫酯夾芯的粘彈性特性，進一步推導了考慮夾芯層阻尼的屋面板橫向振動的動

4、力基本方程。
　　(4)基于Hoff型夾層板理論，建立了一種定義在夾芯層中面上的八結點的矩形夾層板單元，每個結點具有5個自由度，3個線位移和2個轉角。采用該單元模擬的屋面板在靜荷載作用下的變形形式與更精細有限元分析結果相同，變形值基本接近。模態(tài)分析求得的基本振型與精細模型相同，自振頻率也較接近。表明該夾層板單元能夠有效模擬聚氨酯夾芯金屬屋面板的靜、動力特性。
　　(5)通過兩個算例考察了屋面板剛度和阻尼性能對屋蓋結構風振效應