【摘要】：雕像建筑與一般高層建筑物不同,其外形極其不規(guī)則,結(jié)構(gòu)布置也異常不規(guī)則,它的受力情況極其復(fù)雜。本文以澳門(mén)凼仔島高約55米的澳門(mén)英雄像為研究背景,研究此類(lèi)大型不規(guī)則雕像結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)及風(fēng)致疲勞問(wèn)題,找出其薄弱環(huán)節(jié),作局部加強(qiáng)。通過(guò)分析研究,得到如下主要結(jié)論：1、通過(guò)對(duì)此類(lèi)結(jié)構(gòu)的空間有限元模型進(jìn)行模態(tài)分析,得出扭轉(zhuǎn)效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)的影響不明顯,結(jié)構(gòu)的抗扭能力較好。由前幾階振型可以看出結(jié)構(gòu)的薄弱部位。2、由于大型不規(guī)則雕像結(jié)構(gòu)的外形極為不規(guī)則,本文采用SOLIDWORKS建立建筑物外輪廓的精細(xì)化模型,計(jì)算結(jié)果比以前由桿件粗略的建立外輪廓模型精確很多,然后采用FLUENT軟件進(jìn)行數(shù)值風(fēng)洞模擬分析,通過(guò)對(duì)像體整體風(fēng)壓系數(shù)分布的分析,得到雕像結(jié)構(gòu)的體型系數(shù),具體問(wèn)題具體分析。本論文的背景工程的體型系數(shù)在采用矩形體型系數(shù)的基礎(chǔ)上增加10%以確保安全。3、針對(duì)大型不規(guī)則雕像結(jié)構(gòu),采用線性濾波器法,考慮脈動(dòng)風(fēng)的豎向相關(guān)性,忽略結(jié)構(gòu)與風(fēng)之間的相互作用,選取Kaimal脈動(dòng)風(fēng)速譜,對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行風(fēng)振響應(yīng)分析。得出對(duì)結(jié)構(gòu)位移起控制作用的是結(jié)構(gòu)的第一振型,采用風(fēng)振時(shí)程分析得到的位移要比荷載規(guī)范計(jì)算的位移大很多。其中,水平側(cè)移與高度比值比較大的為結(jié)構(gòu)的薄弱位置,一般情況下長(zhǎng)懸臂大跨度的桿件為結(jié)構(gòu)的薄弱桿件。對(duì)于不滿足《高聳結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中的水平側(cè)移與高度比的限值要求,可以對(duì)薄弱位置做一些處理,改變材質(zhì),用輕質(zhì)高強(qiáng)取代現(xiàn)有的材質(zhì),或者在薄弱構(gòu)件上開(kāi)洞都可以減少其位移。4、對(duì)于大型不規(guī)則雕像結(jié)構(gòu),經(jīng)過(guò)橫風(fēng)向風(fēng)振分析,如果結(jié)構(gòu)共振區(qū)的起點(diǎn)高度大于結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)的標(biāo)高,結(jié)構(gòu)不會(huì)發(fā)生橫風(fēng)向上的共振,此時(shí)結(jié)構(gòu)的風(fēng)振響應(yīng)主要以順風(fēng)向?yàn)橹?通�？梢院雎越Y(jié)構(gòu)橫風(fēng)向上的風(fēng)振響應(yīng)。5、通過(guò)對(duì)大型不規(guī)則雕像結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析以及風(fēng)振響應(yīng)分析得出結(jié)構(gòu)的薄弱位置,對(duì)其中的薄弱桿件采用MSC有限元疲勞分析軟件進(jìn)行風(fēng)致疲勞分析,評(píng)估其疲勞壽命。得出在長(zhǎng)期的風(fēng)載反復(fù)作用下,這類(lèi)結(jié)構(gòu)比較容易發(fā)生疲勞破壞,必須在局部采取補(bǔ)強(qiáng)措施來(lái)提高其抗疲勞的能力。6、通過(guò)改變應(yīng)力幅值、平均應(yīng)力及結(jié)構(gòu)的材質(zhì)等參數(shù)進(jìn)行疲勞分析,對(duì)疲勞損傷影響最大的是應(yīng)力幅值,平均應(yīng)力和材質(zhì)對(duì)疲勞損傷有一定的影響,在疲勞分析時(shí)適當(dāng)考慮。
[Abstract]:Unlike the general high-rise buildings, the sculptures are extremely irregular in shape and irregular in structure arrangement. In this paper, the wind-resistant and wind-induced fatigue problems of this kind of large irregular statue structures are studied with the background of the Macau hero statue of Taipa Island, which is about 55 meters high, and the weak links are found out, and the local strengthening is made. The main conclusions are as follows: 1. Through modal analysis of the spatial finite element model of this kind of structure, it is concluded that the torsional effect is not obvious, and the torsional resistance of the structure is better. The weak part of the structure can be seen from the first few vibration modes. 2. Because the shape of the large irregular statue structure is very irregular, this paper uses SOLIDWORKS to establish the fine model of the outer contour of the building. The calculated results are much more accurate than the previous rough building of the outer contour model by the bar. Then the numerical wind tunnel simulation analysis is carried out by using FLUENT software, and the figure coefficient of the statue structure is obtained by analyzing the distribution of the overall wind pressure coefficient of the image body. Concrete analysis of specific problems. In this paper, the shape coefficient of the background engineering is increased by 10% on the basis of the rectangular shape coefficient to ensure safety. 3. For the large irregular statue structure, the linear filter method is used to consider the vertical correlation of the pulsating wind. Ignoring the interaction between the structure and the wind, the wind vibration response of the structure is analyzed by selecting the Kaimal spectrum of fluctuating wind speed. It is concluded that the first vibration mode of the structure plays a controlling role in the displacement of the structure, and the displacement obtained by the time-history analysis of wind-induced vibration is much larger than the displacement calculated by the load code. The weak position of the structure is the ratio of horizontal lateral shift to height, and the long cantilever and long span member is the weak member of the structure. In order not to meet the limit requirement of horizontal lateral shift to height ratio in the Design Code for tall structures, we can deal with the weak position, change the material, and replace the existing material with light weight and high strength. Or opening holes in weak members can reduce their displacements. 4. For large irregular statue structures, after crosswind wind vibration analysis, if the starting point of the resonance region of the structure is greater than the elevation of the vertex of the structure, In this case, the wind-induced vibration response of the structure is mainly in the downwind direction, and the wind-induced vibration response on the crosswind direction of the structure can usually be ignored. Through modal analysis and wind-induced vibration response analysis of large irregular statue structure, the weak position of the structure is obtained, and the fatigue life of the weak member is evaluated by MSC finite element fatigue analysis software. It is concluded that under the repeated action of wind load for a long time, this kind of structure is more prone to fatigue failure, and must be strengthened locally to improve its ability to resist fatigue. 6. By changing the stress amplitude, The average stress and the material quality of the structure are analyzed by fatigue analysis. The stress amplitude is the most important factor to the fatigue damage, and the average stress and the material have some influence on the fatigue damage, which should be taken into account in the fatigue analysis.
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TU311.3

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本文編號(hào)：2408366