2008奧運(yùn)羽毛球館新型弦支穹頂結(jié)構(gòu)風(fēng)振響應(yīng)及風(fēng)振系數(shù)研究.pdf

1、隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和施工工藝的發(fā)展,大跨度空間結(jié)構(gòu)被越來越多的應(yīng)用到體育場(chǎng)、展覽館、機(jī)場(chǎng)和劇場(chǎng)等公共場(chǎng)所。并且隨著跨度的不斷增加,屋面材料越來越輕,導(dǎo)致大跨度空間結(jié)構(gòu)對(duì)風(fēng)荷載的影響非常敏感,在設(shè)計(jì)中必須考慮風(fēng)荷載對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。目前,我國對(duì)大跨度空間結(jié)構(gòu)風(fēng)振響應(yīng)的研究并不是很多,在對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),大部分都是采用按高層、高聳結(jié)構(gòu)的研究所得到的風(fēng)振系數(shù)。這樣的處理顯然不合適,甚至?xí)霈F(xiàn)較大偏差。弦支穹頂結(jié)構(gòu)是一種新型的空間結(jié)構(gòu)體系,其對(duì)風(fēng)荷載的影響

2、是不容忽視的,然而國內(nèi)外對(duì)其風(fēng)振響應(yīng)的研究很少。此結(jié)構(gòu)體系具有諸多優(yōu)點(diǎn),在以后的設(shè)計(jì)中必然會(huì)被越來越多的采用,對(duì)弦支穹頂結(jié)構(gòu)進(jìn)行專門的風(fēng)振響應(yīng)以及風(fēng)振系數(shù)的研究是非常必要的。 本文首先詳細(xì)總結(jié)了大跨度空間結(jié)構(gòu)風(fēng)速模擬的幾種理論,并根據(jù)自回歸AR法的基本原理結(jié)合MATLAB及VC++進(jìn)行混合編程,自行編制了具有空間相關(guān)性的多點(diǎn)風(fēng)速時(shí)程曲線,對(duì)風(fēng)速時(shí)程離散值作數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析,將得到的模擬功率譜與目標(biāo)功率譜相比較,得之結(jié)果非常吻合,證明

3、了所編程序的正確性。以奧運(yùn)羽毛球館為例,對(duì)其屋蓋進(jìn)行風(fēng)速模擬,并將風(fēng)速時(shí)程轉(zhuǎn)化為風(fēng)荷載,利用有限元分析軟件對(duì)其進(jìn)行風(fēng)振響應(yīng)分析。得到了其在水平及豎向風(fēng)速作用下的位移響應(yīng)及應(yīng)力響應(yīng),從而分析出在風(fēng)振作用下結(jié)構(gòu)體系的最薄弱位置。并且通過分析進(jìn)一步證明在大跨度空間結(jié)構(gòu)中,風(fēng)振響應(yīng)必須考慮豎向風(fēng)荷載的影響,它與水平風(fēng)荷載處于同一個(gè)數(shù)量級(jí)。 對(duì)奧運(yùn)羽毛球館進(jìn)行了風(fēng)振系數(shù)的計(jì)算分析,得到了具有參考價(jià)值的風(fēng)振系數(shù)。并且分析了在相同的設(shè)計(jì)條件下

4、,施加不同預(yù)應(yīng)力度、不同撐桿長度和不同矢跨比時(shí),節(jié)點(diǎn)位移風(fēng)振系數(shù)的變化情況。得出風(fēng)振系數(shù)隨預(yù)應(yīng)力度和撐桿長度的增加而減小,但是當(dāng)其增大到一定程度,風(fēng)振系數(shù)便會(huì)增大。同時(shí),節(jié)點(diǎn)位移風(fēng)振系數(shù)隨矢跨比的減小而變小,但當(dāng)矢跨比減小到一定值后風(fēng)振系數(shù)亦會(huì)增大。由于影響風(fēng)振系數(shù)的因素很復(fù)雜,可能受預(yù)應(yīng)力度、撐桿長度、跨度、矢跨比、剛度、質(zhì)量、阻尼等多個(gè)因素的耦合作用影響,因此得出簡(jiǎn)潔、準(zhǔn)確的可供工程借鑒的弦支穹頂結(jié)構(gòu)風(fēng)振系數(shù)計(jì)算公式仍待進(jìn)一步研究以