復雜大跨度屋蓋結構的風荷載特性及抗風設計研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟的發(fā)展、科技的進步，各種外形獨特、結構形式新穎的大跨度屋蓋結構大量涌現(xiàn)。大跨度屋蓋結構因具有質(zhì)量輕、柔性大、阻尼小等特點，風荷載一般是結構設計的控制荷載之一。由于大跨度屋蓋結構在風荷載和結構特性方面的復雜性，至今還沒有建立起有效的風振響應分析方法。本文圍繞大跨度屋蓋結構抗風分析與設計中的關鍵問題——體型系數(shù)、風振系數(shù)、基本風壓，從風壓分布特性分析、圍護結構風壓取值、靜風效應及靜風穩(wěn)定性分析、風致振動特性分析及抗風設計方法等方面入

2、手，對大跨度屋蓋結構的抗風分析與設計展開系統(tǒng)研究。本文主要進行了以下幾個方面的工作： 1、大跨度屋蓋表面風壓分布特性的研究。結合北京奧運乒乓球館和泉州市海峽體育中心體育館的剛性模型風洞試驗，對復雜大跨度屋蓋表面的平均風荷載和脈動風荷載特征進行了詳細分析，得出了有關大跨度屋蓋表面風壓分布的一些具有共性的規(guī)律。在前一個試驗中還考慮了有無周邊建筑兩種情況下屋蓋表面上的風壓分布，探討了周邊建筑對屋面風壓分布的干擾影響。 2、大跨

3、度屋蓋結構的靜風效應及靜風極限承載力分析。利用風洞試驗數(shù)據(jù)，對屋蓋結構進行了靜力風荷載效應分析，討論了最不利風向角的確定方法。同時引入結構幾何非線性、材料非線性以及支承條件的非線性，進行了屋蓋結構的靜風極限承載力分析，研究了初始預應力、支承條件等因素對屋蓋結構靜風極限承載力的影響。 3、大跨度屋蓋結構的風致振動特性研究。在大跨度屋蓋風壓分布特性研究的基礎上，探討屋蓋表面脈動風壓的形成原因。由風洞試驗測得的測點風壓系數(shù)時程，經(jīng)過一

4、系列轉換和修正，得到節(jié)點的脈動風荷載時程數(shù)據(jù)，進行風振響應的時程分析。結合風振響應的分析結果，研究了大跨度屋蓋結構的風振形式和風振機理，探討了風振系數(shù)的取值，并分析了初始預應力、支承條件等對屋蓋結構風振響應的影響。 4、大跨度屋蓋結構的抗風設計方法的研究。結合大跨度屋蓋受風災破壞的實地調(diào)查結果，對我國荷載規(guī)范中基本風壓的取值規(guī)定提出質(zhì)疑；借鑒有關抗震設計標準和規(guī)范，提出適合于大跨度屋蓋的抗風設防標準和抗風設計方法，并結合北京奧運

5、乒乓球館屋蓋結構進行了抗風分析；分析和總結了大跨度屋蓋結構設計和建造方面的問題，初步探討了一些適合大跨度屋蓋的抗風概念設計和抗風構造措施。 5、大跨度屋蓋圍護結構的設計風荷載研究。研究國外荷載規(guī)范和我國荷載規(guī)范，對圍護結構風荷載取值的規(guī)定進行比較。結合風洞模型試驗，對比分析了規(guī)范方法和統(tǒng)計方法兩種方法的風壓計算結果，研究大跨度屋蓋圍護結構的邊角區(qū)域風壓分布特性，探討了屋面和幕墻風荷載的取值，并研究了陣風系數(shù)的取值范圍，對圍護結構