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圆柱面巨型网格结构抗风性能研究

作者：王海顺 Publish: 2007-9-27 Hits:-

【中文题名】

圆柱面巨型网格结构抗风性能研究

【英文题名】

Research on the Wind Resistant Characteristics of Cylindrical Reticulated Mega-structure

【学科专业】

结构工程

【论文级别】

硕士论文

【投稿时间】

2007-9-27

【中关键词】

巨型网格结构,抗风性能,AR模型,动力特性,时程分析法,风振系数

【英关键词】

Reticulated mega-structure,Wind resistant characteristic,AR model,Dynamic characteristic,Time-domain analysis method,Wind-induced vibration coefficient,

【分类导航】

工业技术>建筑科学>建筑结构>特种结构>抗震动结构、防灾结构>防风、防雪结构

【论文摘要】

大跨度空间结构是我国近年来发展十分迅速的一个领域。随着空间网格结构向大跨、超大跨、轻质化方向发展,风荷载往往成为结构设计中的控制荷载,大跨空间结构的风振响应分析愈益受到关注和重视。圆柱面巨型网格结构是一种新型空间网格结构形式,它具有节约钢材、适合向大跨及超大跨发展等诸多优点,必将会应用于工程实践中。但是国内外对该结构形式的研究相对比较匮乏,现有的文献主要对其形体、力学模型、受力性能、稳定特性和抗震性能等方面作了一些研究,但在其抗风性能方面尚无涉足,值得进一步研究。本文首先基于自然风的特性,采用AR模型模拟具有时间和空间相关性的随机风速时程,并采用改进的Whittle递推算法求解回归系数矩阵。通过对AR模型有关参数的分析讨论得到一些有意义的结论;算例表明:该模拟方法有效,所编制程序可用于超大跨屋面结构随机风场的模拟。然后,本文对圆柱面巨型网格结构的动力特性进行了研究,并对水平向和竖向首阶振型周期进行了一系列的参数分析,从而得到不同参数变化对结构各方向刚度的影响。最后,本文采用时程分析法对结构顺风向的风振响应特性进行了详细的研究,得到了结构中风振内力和位移响应的分...

【论文题纲】

摘要	8-9
Abstract	9-11
第1章绪论	11-18
1.1 空间网格结构的发展及应用	11-13
1.2 抗风研究的目的和意义	13-15
1.3 本课题研究现状	15-16
1.3.1 风荷载分析方法研究现状	15
1.3.2 风振响应计算方法研究现状	15-16
1.3.3 巨型网格结构研究现状	16
1.4 本文的研究方法及主要工作	16-18
第2章风荷载的特性及数值模拟	18-34
2.1 近地风特性	18-20
2.1.1 风的基本概述	18-19
2.1.2 平均风剖面	19
2.1.3 风载体型系数	19-20
2.2 脉动风特性	20-21
2.2.1 脉动风的概率分布	20
2.2.2 脉动风速功率谱密度	20-21
2.2.3 空间相关性	21
2.3 网壳结构的风荷载作用特点	21-22
2.4 国内外规范对柱面网壳风荷载分布特性的描述	22-25
2.5 风荷载的数值模拟	25-33
2.5.1 风荷载模拟方法比较	25-26
2.5.2 自回归滤波器法	26-27
2.5.3 程序实现与参数选择	27-30
2.5.4 算例分析	30-33
2.6 小结	33-34
第3章结构风振分析理论及程序编制	34-46
3.1 巨型网格结构有限元理论	34-36
3.1.1 计算模型	34
3.1.2 质量矩阵	34-36
3.2 结构风振响应分析方法	36-40
3.2.1 结构动力方程的建立	36-37
3.2.2 时程分析法的求解	37-38
3.2.3 考虑几何非线性的动力方程求解	38-40
3.2.4 结构风振响应的统计分析	40
3.3 风振分析程序的编制及说明	40-43
3.4 时间步长和样本时长的确定	43-45
3.5 小结	45-46
第4章圆柱面巨型网格结构动力特性研究	46-57
4.1 自振特性的计算方法	46-47
4.2 结构的基本自振特性	47-50
4.3 结构的自振特性变化规律	50-55
4.3.1 矢跨比的影响	50-51
4.3.2 主体结构跨度的影响	51-52
4.3.3 主体结构长跨比的影响	52
4.3.4 立体桁架梁高度的影响	52-53
4.3.5 子结构网架厚度和网格尺寸影响	53-54
4.3.6 杆件截面的影响	54
4.3.7 荷载变化的影响	54-55
4.3.8 边界约束条件的影响	55
4.4 小结	55-57
第5章圆柱面巨型网格结构风振响应分析	57-78
5.1 计算模型	57
5.2 风振响应基本特性分析	57-69
5.2.1 主体结构风振响应特点	59-64
5.2.2 子结构风振响应特点	64-67
5.2.3 响应频谱分析	67
5.2.4 结构风振响应基本特性小结	67-69
5.3 风振参数影响分析	69-73
5.3.1 矢跨比的影响	69-70
5.3.2 主体结构跨度的影响	70
5.3.3 杆件截面的影响	70-71
5.3.4 阻尼比的影响	71
5.3.5 荷载变化的影响	71-72
5.3.6 平均风速的影响	72
5.3.7 边界约束条件的影响	72-73
5.4 结构风振响应变化规律小结	73-74
5.5 风振系数分析	74-77
5.6 小结	77-78
结论与展望	78-80
参考文献	80-85
致谢	85-86
附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录	86-87
附录B 风模拟程序(部分)	87-88

【DOI】

LunWen.ID:2.2008.123905



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