大跨度钢结构网架在风荷载下的动力响应分析

作     者：柴云霏 

作者单位：苏州科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：范存新

授予年度：2021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：大跨网架 动力响应 时程分析 风振系数 风灾易损性 

摘      要：近年来,大跨度网架结构受到各大工程的广泛青睐,发展迅速,各种新型复杂的形式层出不穷。但也正是由于自身的特殊性和复杂性,许多网架结构都有着很强的风敏感性,风荷载通常能成为这类建筑结构上的控制荷载,带来的损失惨重。因此,以山西省大同市某一大跨柱面网架储煤棚结构作为研究对象,分析结构的抗风性能,主要研究内容如下:（1）通过ANSYS有限元软件建立网架模型,结合时域分析法和MATLAB程序对不同节点的脉动风荷载进行模拟,将模拟所得风速的功率谱与Davenport谱进行对照,证明模拟的可靠性。（2）对结构进行脉动风荷载作用下的动力响应分析,讨论0°、30°、60°、90°不同风向角下结构发生的动力响应,研究结构节点位移、位移均方根与位移风振系数的规律。结果表明:结构在90°风向角下的动力反应最大,此时风荷载对结构产生的影响相对较大;对于局部风振系数数值较大的区域,宜额外采取加固措施。（3）通过损伤指数来定义网架结构的易损性,计算结构不同部位不同破坏状态的发生概率,并分别绘制结构不同部位在0°和90°风向角下的易损性曲线。结果表明:该结构有着较强的抗倒塌能力,但是在强风作用下各类破坏的发生概率仍然较大,在结构设计中应该引起足够重视。（4）通过对材料参数的不确定性的考虑,采用拉丁超立方抽样方法对材料参数进行抽样,重新进行结构风灾易损性分析。结果表明:结构不同部位发生各类破坏的超越概率与仅考虑材料参数为设计值时相比会发生一些变化,但是这两组概率在数值上大小十分接近,差值不超过4%。这说明材料参数的不确定性会对结构的风灾易损性带来一定的影响,但不会产生太大的影响。