大跨柱面网壳结构风荷载以及荷载响应特性试验研究

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大跨度柱面网壳结构以其空间大、建设速度快、材料和成本节约等优点,在我国生产和生活中得到了广泛的应用。由于其跨度通常较大,本身质量较轻,整体刚度较小,对风的作用非常敏感。但是由于此类结构形状种类较多,目前规范中缺乏此类结构明确的设计参数。进行风洞试验模拟确定出结构所受风荷载,是目前较为可信的一种方法。利用试验得到的数据,分析结构风荷载分布规律,进一步分析结构风荷载响应规律,有着十分现实的意义。本文以某项目拟建的大跨储物大棚为研究对象,设计试验模型,并进行模型风洞测压试验。首先对结构风荷载的特性进行研究,之后对风荷载作用下结构响应特性进行分析,最后对结构风荷载设计提出合理建议,具体研究内容和结论如下:(1)考虑来流方向对大跨柱面网壳结构体型系数的影响,针对典型风向角下结构表面风荷载分布规律和典型区域位置测点体型系数随风向角的变化规律进行分析,结果表明:风向顺模型轴线时,风荷载体型系数呈现出很好的对称性,山墙和顶棚体型系数均为靠近来流一侧较大,山墙大体上迎风侧受风压力,背风侧受风吸力,顶棚基本均受风吸力。(2)对结构基本自振特性进行分析,通过计算得到的结构各测点位移响应的平均和脉动值,分析四个典型风向角下结构位移响应的分布等值线图,并选取五排横向测点和五列纵向测点以及四个典型位置的测点,对典型区域位置测点的平均位移和位移的脉动值进行分析,最后对四个典型风向角下结构的风振系数进行分析,结果表明:相同位置处测点的位移平均值和脉动值有着相同的变化趋势;结构风振系数在风向角为0°和90°时风振系数的分布较为均匀,风向角为180°和270°时风振系数的分布相对更为复杂,90°风向角下结构风振系数整体小于其他三种情况。。(3)根据风洞试验结果,给出用于结构风荷载设计的合理建议,并将规范中类似体型的体型系数与试验得到的屋面上体型系数进行对比。
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