【摘要】：由于社會的進步和人類發(fā)展的需要,人們追求建造覆蓋面積較大的空間結構。在此背景下,大跨度鋁合金網(wǎng)殼結構因為其獨特的優(yōu)勢被應用的越來越多,國內(nèi)的工程實例有上海辰山植物園溫室、義烏游泳館等,這類結構質量輕,柔度大,作用在表面上的風荷載會出現(xiàn)特征湍流現(xiàn)象,因此風荷載會成為其主要的控制荷載。目前高層結構抗風設計研究的較為深入,理論也比較成熟,但大跨度結構風工程發(fā)展相對緩慢,國內(nèi)外規(guī)范均沒有給出代表性的計算方法。本文在國內(nèi)外學者已有研究工作的基礎上,以矢跨比為1/6、1/3,1/2大跨度鋁合金球面網(wǎng)殼為例,系統(tǒng)的研究了其表面的脈動風特性、風振響應以及響應計算方法。本文主要的工作內(nèi)容及成果如下:(1)基于風洞試驗的風壓時程數(shù)據(jù),統(tǒng)計出風壓系數(shù)并繪制等值線圖。發(fā)現(xiàn)風壓系數(shù)隨著球殼矢跨比的增大而增大,平均風和脈動風在球面網(wǎng)殼表面上作用規(guī)律雖大致同步,但隨著矢跨比的增大,分布形式差異也增大。(2)對蘇寧提出的單參數(shù)脈動風壓譜工程模型進行改進,提出了適用于球面網(wǎng)殼結構的單參數(shù)脈動風壓自功率譜模型,并基于MATLAB進一步提出了兩參數(shù)相干函數(shù)模型,從而得到脈動風壓互譜模型。(3)將虛擬激勵法的已有成果和諧波激勵法的原理相結合,通過諧波激勵法計算出激勵協(xié)方差矩陣并進一步計算出各階模態(tài)貢獻系數(shù);利用MATLAB編制出自動選擇參振模態(tài)進行計算的諧波激勵法程序。經(jīng)過比對發(fā)現(xiàn)該方法計算結果準確且計算速度快,是一種簡便快捷的風振響應算法。(4)對矢跨比為1/6、1/3,1/2球面網(wǎng)殼的響應風振系數(shù)進行了研究:當研究對象為位移風振系數(shù)時,球面網(wǎng)殼可分為兩種情況討論,矢跨比大于1/3時,位移風振系數(shù)隨著矢跨比的增大而增大,矢跨比小于1/3時,位移風振系數(shù)隨矢跨比的增大而減小;當研究對象為內(nèi)力風振系數(shù)時,其數(shù)值隨著矢跨比的增大而增大。另外本文根據(jù)不同的方法計算出來的一致風振系數(shù)相差很大,可見怎么確定一個合理、準確的標準方法計算一致風振系數(shù)還需要相關學者進一步的研究。(5)通過ANSYS分別建立了截面形式相同、矢跨比為1/2的鋁合金和鋼球面網(wǎng)殼結構有限元模型并計算相應的響應風振系數(shù),結果表明雖然鋁合金網(wǎng)殼結構比鋼網(wǎng)殼結構更柔,但兩者的風振系數(shù)卻基本吻合。因此建筑結構材料的改變并不一定會改變風振系數(shù),只有當鋼球殼結構的基頻與荷載的頻率相接近時,此時將鋼結構換成鋁合金結構將導致基頻更小,共振響應加劇,風振系數(shù)才會增大;反之如果材料改變后結構基頻仍然與荷載頻率差距較大,則風振系數(shù)基本不變。
【學位授予單位】：廣東工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TU395
【圖文】：

22日臺風“天鴿”在廣東省珠海市登陸，為珠海、香港、澳門等地區(qū)帶來重大破壞，造成了24人死亡和43.8億美元（中國）的經(jīng)濟損失，影響極大，圖1-1是澳門受“天鴿”襲擊后的現(xiàn)場。可見，研究風荷載的分布形式和作用特點等規(guī)律是一件非常重要且有意義的事情。大跨度空間網(wǎng)殼結構是一種新穎的結構體系，在新型建筑材料不斷發(fā)展以及建筑結構理論體系不斷完善的背景下，建筑高度不僅越來越高，跨度也越來越大。國內(nèi)已有許多建成的大跨度空間網(wǎng)格結構，代表性建筑有上海辰山植物園、南京牛首山佛頂宮、深圳灣體育中心等。空間網(wǎng)格結構

圖 2-1 風洞試驗模型圖Fig.2-1 Roof models in the wind tunnel表 2-2 風洞試驗基本參數(shù)Table.2-2 Basic parameters of wind tunnel test參數(shù)名稱 取值 單位 參數(shù)說明 60 m 原型參考高度 0.86 Kpa 處的參考風壓 0.5 Kpa 基本風壓 0.15 / 地面粗糙度（B 類）N 127 / 總測點數(shù)H 0.6 m 參考點高度U 10.6 m/s 參考點風速注：風壓的方向以指向測壓模型方向為正，背離測壓模型的為負。

平均風壓等值線圖

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 張智敏;;球面網(wǎng)殼鋼結構安裝施工測量技術分析[J];科技經(jīng)濟導刊;2019年09期

2 劉光宗;方水平;吳浪;;大跨度雙層球面網(wǎng)殼結構的動力特性分析[J];四川建筑科學研究;2013年05期

3 王秀麗;馬曉斌;;局部雙層球面網(wǎng)殼新型體系減震性能分析[J];建筑科學;2011年11期

4 栗蕾;郝際平;李廣慧;黃義;;考慮損傷雙層扁球面網(wǎng)殼的非線性動力學特性[J];振動與沖擊;2011年11期

5 栗蕾;黃義;;具有初始缺陷的扁球面網(wǎng)殼的混沌運動[J];空間結構;2010年02期

6 栗蕾;黃義;;具有損傷扁球面網(wǎng)殼非線性穩(wěn)定性[J];動力學與控制學報;2009年04期

7 卓新;球面網(wǎng)殼結構的外擴法施工[J];建筑技術;1998年08期

8 蘇厚德;何文濤;李海濤;車繼勇;;大跨球面網(wǎng)殼空間結構的屈曲分析[J];石油化工設備;2011年S2期

9 陳東;王修信;徐趙東;;雙層球面網(wǎng)殼的缺陷穩(wěn)定分析[J];空間結構;2011年02期

10 韓冰;梁帥;;球面網(wǎng)殼的粘滯阻尼器減震分析[J];科技風;2011年08期

相關會議論文 前10條

1 楊爭輝;李峰;楊澤東;;仿生龜型球面網(wǎng)殼參數(shù)化設計與加強[A];第十八屆全國現(xiàn)代結構工程學術研討會論文集 二：空間結構[C];2018年

2 魏信飛;薛素鐸;李雄彥;;考慮土-結構協(xié)同工作雙層球面網(wǎng)殼失效機理初探[A];慶賀劉錫良教授執(zhí)教六十周年暨第十一屆全國現(xiàn)代結構工程學術研討會論文集[C];2011年

3 王鋼;韓明君;王新志;;矩形底扁球面網(wǎng)殼非線性振動的頻率特性[A];第18屆全國結構工程學術會議論文集第Ⅲ冊[C];2009年

4 陳曉霞;邢靜忠;;球面網(wǎng)殼的快速建模[A];第一屆全國幾何設計與計算學術會議論文集[C];2002年

5 丁宗良;肖熾;;球面網(wǎng)殼網(wǎng)格劃分方法研究[A];第四屆空間結構學術交流會論文集（第二卷）[C];1988年

6 韓明君;王鋼;邱平;王新志;;圓底三向網(wǎng)格扁球面網(wǎng)殼靜動態(tài)頻率特性[A];中國數(shù)學力學物理學高新技術交叉研究學會第十二屆學術年會論文集[C];2008年

7 劉善維;高靜萍;錢若軍;;昆明拓東體育場挑蓬設計——大開口球面網(wǎng)殼的實踐[A];慶賀劉錫良教授執(zhí)教五十周年暨第一屆全國現(xiàn)代結構工程學術報告會論文集[C];2001年

8 陳寶林;杜新喜;王杰;劉茂青;;短程線球面網(wǎng)殼參數(shù)化建模研究[A];鋼結構工程研究（九）——中國鋼結構協(xié)會結構穩(wěn)定與疲勞分會第13屆(ISSF-2012)學術交流會暨教學研討會論文集[C];2012年

9 王娜;薛素鐸;王廣勇;李雄彥;;火災下球面網(wǎng)殼結構的非均勻溫度場模擬[A];第十四屆空間結構學術會議論文集[C];2012年

10 韓慶華;劉錫良;尹越;王開強;栗峰;;北京奧運會自行車館屋蓋雙層球面網(wǎng)殼結構設計及施工方法分析[A];第五屆全國現(xiàn)代結構工程學術研討會論文集[C];2005年

相關博士學位論文 前2條

1 白光波;六桿四面體單元組成的新型裝配式球面網(wǎng)殼理論與試驗研究[D];浙江大學;2015年

2 吳長;強震和沖擊荷載下球面網(wǎng)殼的動力失效分析與試驗研究[D];蘭州理工大學;2014年

相關碩士學位論文 前10條

1 吳正鵬;鋁合金球面網(wǎng)殼結構風壓場模型與風振響應分析[D];廣東工業(yè)大學;2019年

2 種傳超;索支撐六邊形網(wǎng)格單層類球面網(wǎng)殼建模及力學性能分析[D];山東建筑大學;2015年

3 陳俊輝;內(nèi)爆炸下球面網(wǎng)殼支承柱的動力響應和損傷機理研究[D];華僑大學;2019年

4 樂李輝;內(nèi)爆炸下大跨球面網(wǎng)殼結構的損傷評估和防爆方法[D];華僑大學;2018年

5 郭金星;球面網(wǎng)殼結構的風荷載數(shù)值模擬及主動控制研究[D];西安建筑科技大學;2015年

6 葛志龍;蜂窩型球面網(wǎng)殼優(yōu)化設計及穩(wěn)定性分析[D];山東建筑大學;2014年

7 張彬;球面網(wǎng)殼結構的風振主動控制研究[D];西安建筑科技大學;2013年

8 王超;六種典型帶肋局部雙層球面網(wǎng)殼的參數(shù)化建模及形狀優(yōu)化設計[D];山東建筑大學;2012年

9 栗蕾;扁球面網(wǎng)殼在動靜荷載作用下的非線性動力學特性[D];蘭州理工大學;2006年

10 趙艷影;扁球面網(wǎng)殼的非線性力學行為[D];蘭州理工大學;2004年

本文編號：2752727