空間矩形管桁架風(fēng)致性能分析與現(xiàn)場荷載試驗(yàn)研究.pdf

1、大型空間結(jié)構(gòu)在近年來發(fā)展迅速，因其材料強(qiáng)度高、阻尼小、可用空間大等優(yōu)勢使得大型空間結(jié)構(gòu)向造型復(fù)雜化、體積輕量化等方向發(fā)展。大型空間結(jié)構(gòu)的這些特點(diǎn)以及風(fēng)荷載的復(fù)雜性使其對風(fēng)荷載的敏感性增強(qiáng)。而且結(jié)構(gòu)周圍風(fēng)場繞流比較復(fù)雜，經(jīng)常伴隨著氣流撞擊、分離、再附著、漩渦脫落等現(xiàn)象，擬定常假設(shè)不再適用。并且由于大型空間結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，現(xiàn)行建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范中沒有類似的外型可供參考，結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計(jì)缺乏足夠的規(guī)范性指導(dǎo)，因此大型空間結(jié)構(gòu)表面風(fēng)荷載特性的研究對結(jié)構(gòu)

2、抗風(fēng)設(shè)計(jì)具有重大意義。
　　目前人們對大型空間結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載特性的主要研究方法是風(fēng)洞試驗(yàn)和CFD數(shù)值模擬。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，尤其是計(jì)算流體力學(xué)理論的快速發(fā)展，相比較于昂貴繁瑣的風(fēng)洞試驗(yàn)，研究者更青睞于數(shù)值風(fēng)洞模擬大型空間結(jié)構(gòu)表面的風(fēng)荷載特性。由于國內(nèi)外對于大型空間結(jié)構(gòu)模擬風(fēng)荷載的現(xiàn)場荷載試驗(yàn)的研究較少，故開展現(xiàn)場風(fēng)荷載試驗(yàn)很有研究意義和價(jià)值。
　　本文以分析軟件ANSYS中的流體模塊和靜力模塊為計(jì)算平臺(tái)，分別對結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)

3、值風(fēng)洞模擬與靜力分析，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行現(xiàn)場模擬風(fēng)荷載試驗(yàn)。主要研究內(nèi)容與取得的結(jié)論如下：
　　1.以劉寨柯高速公路收費(fèi)站的鋼結(jié)構(gòu)罩棚為工程背景，運(yùn)用流體分析模塊CFX對其收費(fèi)棚建立全比例尺建筑模型，進(jìn)行風(fēng)荷載數(shù)值風(fēng)洞模擬研究，得出屋蓋結(jié)構(gòu)在不同風(fēng)向角下的風(fēng)壓分布和平均風(fēng)壓系數(shù)。通過研究此結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載特性，得出最不利風(fēng)向角下的罩棚表面分區(qū)的局部體型系數(shù)，為此結(jié)構(gòu)的靜力分析與現(xiàn)場荷載試驗(yàn)提供參考數(shù)據(jù)。
　　2.運(yùn)用ANSYS靜力

4、分析模塊對該工程的鋼結(jié)構(gòu)罩棚在風(fēng)荷載作用下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)進(jìn)行了靜力分析，確定結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載作用下應(yīng)力及整體變形響應(yīng)，分析矩形管桁架應(yīng)力變化規(guī)律，明確了結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力狀況。在靜力分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行現(xiàn)場荷載試驗(yàn)研究，并提出了新型的現(xiàn)場加載方法，獲得了罩棚結(jié)構(gòu)的內(nèi)力、位移等試驗(yàn)數(shù)據(jù)。將靜力分析與現(xiàn)場荷載試驗(yàn)進(jìn)行對比，數(shù)據(jù)表明模擬分析值與現(xiàn)場荷載試驗(yàn)值吻合較好。
　　3.研究結(jié)果顯示所有測點(diǎn)的應(yīng)力值與試驗(yàn)工況呈線彈性變化，表明該結(jié)構(gòu)處于彈性變化范