大跨屋盖结构分区设计风荷载研究

作     者：聂燕松 

作者单位：哈尔滨工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：武岳;孙瑛

授予年度：2018年

学科分类：081405[工学-防灾减灾工程及防护工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：大跨屋盖 等效静风荷载 分区风荷载 风振响应 

摘      要：以球面、柱面、鞍形为代表的大跨屋盖工程应用愈来愈普遍,而该结构形式对风荷载敏感,抗风设计尤为重要。但是由于大跨屋盖表面风荷载特性复杂、结构风振效应需考虑多振型影响以及等效静风荷载确定困难等原因,目前尚未有较为统一且简洁的大跨屋盖设计风荷载确定方法。现阶段实行的《建筑结构荷载规范》中对于常见屋盖给出的风荷载建议取值工况不足,并且早期面向高层及高耸结构提出的通过风振系数计算主体结构风荷载标准值的计算方法对于大跨屋盖不一定适用。结构设计中往往采用等效静风荷载表示结构所受风荷载的作用,为方便计算等效静风荷载一般通过分区的形式给出。本文旨在给出常见工况球面、柱面、鞍形屋盖结构分区设计风荷载取值方法,在阵风响应包络法得到的以平均风荷载及脉动风荷载作为基向量、风振效应系数表征结构对风荷载的动力放大效应的等效静风荷载表达式的基础上进行了以下工作:(1)探讨大跨屋盖表面平均风荷载分区原则,在K-means聚类分析方法基础上建立平均风荷载分区方法,并通过MATLAB编制风荷载分区程序;(2)利用风荷载分区程序对大量风洞试验数据进行分区统计,给出球面、柱面、鞍形屋盖在不同几何形式及来流风向下的体型系数、脉动体型系数分区建议,作为等效静风荷载基向量取值依据;(3)基于阵风响应包络法得到的等效静风荷载表达形式,对大量球面、柱面、鞍形屋盖网壳结构进行参数化风振响应分析,得到不同工况下风振效应系数的拟合公式,最终给出等效静风荷载取值建议,并对风振响应静力分析结果与动力分析结果进行对比,验证等效静风荷载的有效性。