大跨屋面风荷载及其风振响应研究

论文题目: 大跨屋面风荷载及其风振响应研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 桥梁与隧道工程

作者: 吴太成

导师: 强士中

关键词: 大跨屋面结构,风洞试验,大气边界层模拟,动态风压测试系统,模态法,时程法,风振响应,等效风荷载

文献来源: 西南交通大学

发表年度: 2005

论文摘要: 近年来国内外新建的大型公用场所广泛使用大跨屋面结构。这种结构质量较轻、阻尼较小,处于湍流度高的低矮大气边界层中,其风致动力响应较为明显,国内外较严重的风灾事故频有发生,做好这种结构的抗风研究及设计日显迫切。规范中关于大跨屋面结构局部和整体动态风荷载的内容很少,理论研究处于探索阶段,目前解决该问题的主要途径是采用风洞模型试验和数值计算相结合的方法。本文对测试大跨屋面风荷载的动态风压风洞试验方法进行了系统研究,同时研究了结合试验结果计算(非大变形)大跨屋面整体结构风振响应和等效风荷载的模态法和时程法,取得了一些有工程应用价值的成果。大气边界层的正确模拟是用风洞试验测量大跨屋面风荷载的前提,也是风洞试验研究的难点。本文吸取了中外文献的设计经验,采用经济、简易的以挡板、尖塔和粗糙元配合为基础的被动模拟技术在广东省建筑科学研究院CGB-1风洞中成功地模拟了建筑荷载规范中的D类边界层。采用在尖塔上附加弹性横板的方法来增大边界层的上部湍流度和湍流积分尺度以及增强低频湍流的能量,结果令人满意,可供其它大气边界层模拟参考。测试系统的调试和数据处理系统的研制也是大跨屋面动态风压测试的基础工作。本文对各种传压管路系统的频响特性进行了测试并对结果进行了比较分析,建立了以新型电子扫描阀为基础的动态风压测试系统。通过标模试验验证了该测试系统具有较高的可靠性。同时对脉动风压的统计特性进行了研究,提出了计算风压峰值因子的目标概率法,可根据实际工程需要选取适当的抗风设计保证率。接着在WINDOWS环境中用VB6.0程序结合AUTOCAD2002、MATLAB6.5软件开发了屋面动态风压风洞试验数据处理系统,采用了交互式可视化界面,既方便测试人员试验前准备、试验中数据纠错,又可生成面向实际工程且查用

论文目录:

第1章绪论

1.1 论文背景

1.2 文献综述

1.2.1 大气边界层风洞模拟的研究现状

1.2.2 建筑物表面动态风压测试的研究现状

1.2.3 大跨屋面风振响应计算的研究现状

1.3 研究内容

1.4 研究方法

1.5 论文结构

第2章大气边界层模拟

2.1 大气边界层内风的特征

2.1.1 平均风速

2.1.2 湍流强度剖面

2.1.3 脉动风速谱

2.1.4 湍流积分尺度

2.2 大气边界层模拟中的相似准则

2.3 大气边界层模拟机理

2.3.1 主动模拟机理简述

2.3.2 被动模拟机理简述

2.4 D类大气边界层模拟

2.4.1 模拟目标及测量项目

2.4.2 试验段基本条件

2.4.3 测试方法、仪器及数据采集

2.4.4 数据处理

2.4.5 被动模拟设施的设计及试凑过程

2.4.6 模拟结果分析

2.5 本章小结

第3章建筑物表面动态风压测试研究

3.1 引言

3.2 动态风压测试内容和基本原理

3.2.1 测试内容

3.2.2 基本原理

3.3 测试系统的调试要求

3.3.1 测试系统的频响特性要求

3.3.2 试验风速的要求

3.3.3 采样持续时间和频率的要求

3.4 传压管路系统的调试

3.4.1 加扁管法

3.4.2 频响函数法

3.5 测试系统的建立、测试方法和测试软件

3.5.1 测试系统的建立

3.5.2 测试方法

3.5.3 测试软件

3.6 高层建筑标模试验

3.6.1 试验条件和方法

3.6.2 试验结果及分析

3.7 风压峰值因子取值的目标概率法

3.7.1 原理

3.7.2 实例分析

3.8 本章小结

第4章大跨屋面动态风压风洞试验数据处理系统

4.1 引言

4.2 WPDPS3.O系统开发的软、硬件环境

4.3 设计原理和实现方法

4.3.1 屋面测点布置及图形数据资料的获取

4.3.2 所有风向下和各风向数据的极值统计

4.3.3 测点试验数据的加载及纠错

4.3.4 试验数据分布图的屏显和电子文档格式

4.3.5 试验数据等值线的绘制

4.4 菜单功能及使用说明

4.4.1 文件管理

4.4.2 试验准备

4.4.3 数据处理

4.4.4 数据打印

4.4.5 数据分布图绘制

4.4.6 等值线绘制

4.5 本系统的优缺点

4.6 本章小结

第5章大跨屋面结构风振响应计算

5.1 大跨度屋面结构风振响应计算的时程法

5.1.1 计算理论

5.1.2 测点风压系数时程的同步化

5.1.3 测点风压系数时程的平滑处理

5.1.4 节点风荷载时程计算

5.1.5 风振系数计算

5.1.6 计算实例和结果分析

5.2 大跨度屋面结构风振响应计算的模态法

5.2.1 基本假设

5.2.2 风振响应计算公式

5.2.3 脉动位移功率谱曲线的平滑

5.2.4 风振系数计算

5.2.5 计算实例和结果分析

5.3 本章小结

第6章结论和研究展望

6.1 创新点和结论

6.2 进一步研究的展望

致谢

参考文献

攻读博士学位期间发表的论文

发布时间: 2006-03-06

参考文献

[1].大跨越输电塔线体系的风振响应及振动控制研究[D]. 郭勇.浙江大学2006
[2].大跨屋盖结构风效应不确定性及抗风设计方法研究[D]. 吴迪.哈尔滨工业大学2012
[3].大型曼型干式煤气柜结构风荷载及风致响应研究[D]. 刘欣鹏.重庆大学2016
[4].大跨屋盖结构风振响应和等效静力风荷载关键性问题研究[D]. 李玉学.北京交通大学2010
[5].典型超高层建筑风效应及风振控制[D]. 李小康.汕头大学2010
[6].特高压输电塔风振响应及等效风荷载研究[D]. 肖正直.重庆大学2009
[7].基于可靠度理论考虑风速风向联合分布的高层建筑抗风优化方法研究[D]. 郑庆星.广州大学2016
[8].大跨度平屋面结构的风振响应和风振系数研究[D]. 陆锋.浙江大学2001
[9].特高压输电塔线体系风振响应及风振疲劳性能研究[D]. 汪之松.重庆大学2009
[10].薄膜结构的风振响应分析和风洞试验研究[D]. 王吉民.浙江大学2001

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