论文摘要
防风网是应环境保护要求而发展起来的一种新的结构型式。防风网结构在国内的应用才刚刚起步,在国内外也未见有关于它的动力响应以及风振疲劳分析的研究工作。虽然我国现已建成的防风网工程不多且规模较小,但是随着港口功能的扩展和人们环保意识的加强,大型、高效能的防风网会得到愈来愈广泛的应用。防风网结构的设计安全是面临的重要课题,特别是在风荷载作用下防风网结构的优化设计、结构动力特性、风振响应以及风振疲劳损伤等,是大型、高效能防风网结构设计需要解决的关键技术问题。本论文以某实际工程为背景,对防风网结构的设计方法,风振响应分析以及风振疲劳特性等进行了研究。本文的主要工作包括以下几个方面:1、防风网结构设计方法研究。给出了防风网结构主要设计内容、方法和步骤。设计内容主要包括:防风网总平面布置、上部钢结构设计、基础结构设计等。结合某防风网的实际工程,进行了防风网结构设计。2、风压力作用时程模拟。由《建筑结构荷载规范》中的Davenport脉动风速谱生成200s的脉动风荷载作用时程。3、防风网结构静力有限元分析。按《建筑结构荷载规范》计算等效静风压,将等效静风压作用在防风网上,利用有限元方法对防风网结构的应力、位移进行静力分析。4、防风网结构的动力特性研究。利用有限元方法计算防风网结构的频率、振型,得到防风网结构的第一阶振动频率为0.460,进一步对不同频率下防风网结构的动力响应特性进行分析。5、防风网结构动力响应研究。将由脉动风速谱生成的脉动风荷载作用时程作为输入,利用有限元方法对防风网动应力、位移响应时程进行计算。结果表明,在风动力作用下防风网结构的应力、位移有较大的放大效应。6、防风网结构风振疲劳分析。利用瞬态动力分析的结果,找出防风网结构应力疲劳最危险的地方。结合疲劳分析的基本理论,把应力时程谱转化成应力峰值谱,应用雨流法统计最危险单元的应力时程,得到应力循环次数及应力幅大小,基于Miner线性累积损伤准则编写Ansys的风振疲劳程序计算得到疲劳寿命。本文计算了设计风速为32.9 m/s、26.8 m/s、20 m/s和12 m/s时防风网结构的疲劳寿命。