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大跨屋盖结构体型各异,且具有质量轻、柔度大、阻尼小、振型密集等一系列特点,其风荷载分布、风振响应分析及等效静力风荷载的计算都具有特殊性。本文通过随机振动理论分析、风洞动态测压试验和工程案例计算,给出了大跨屋盖结构抗风类型划分标准,提出了大跨屋盖结构风振响应和等效静力风荷载计算的SCQC法和CLRC法,并进行了多目标等效静力风荷载的研究。本文的主要研究内容如下:1.大跨屋盖结构及其抗风分析方法回顾:对大跨屋盖结构的发展概况进行了总结,并对历年来大跨屋盖结构的风毁事件进行了回顾。在对大跨屋盖结构的表面风荷载、风振响应和等效静力风荷载研究现状进行系统总结和比较的基础上,指出了各种方法优缺点和适用条件。针对目前大跨屋盖结构抗风研究存在的不足和需要改进之处,引申出本文需要进行的研究工作。2.大跨屋盖结构风洞动态测压试验:以一大跨屋盖结构动态测压风洞试验为例,介绍了风洞动态测压试验的基本原理和数据处理方法。对模型制作、测点布置、系统要求、试验安排以及风洞测压数据到实际结构风荷载的换算等一系列过程进行了较详细的介绍和分析。另一方面,由于频域分析需要将时程数据转换为功率谱的形式,文中给出了结构模态力谱的计算公式。3.大跨屋盖结构抗风类型划分:考虑到大跨屋盖结构自身特性的差异、不同屋盖对风的敏感程度的差异、以及各种风振分析和等效静力风荷载计算方法的适用性,对大跨屋盖结构抗风类型进行了系统的划分。提出了保障率的概念,并根据大跨屋盖结构平均响应、脉动风背景响应和脉动风共振响应所占的比重,将大跨屋盖结构抗风类型划分为四类。进一步给出各分类的划分标准,指出每种类型适用的抗风分析方法,选择与之对应的抗风分析方法,可以同时兼顾效率和精度。4.大跨屋盖结构考虑模态耦合效应的共振SCQC法:针对目前大跨屋盖结构考虑共振响应模态耦合效应计算方法的现状,本文提出一种简化的风振计算方法,称为简化CQC法(简称:SCQC法)。SCQC法考虑了各共振模态的耦合效应,具有较高的计算精度。本文推导了模态频响传递函数和模态力谱实部乘积和虚部乘积对响应方差贡献的计算公式,该公式不需要进行传统CQC法复杂的积分过程,进行简单的求和运算就能得到模态耦合项对响应方差的贡献,极大提高了计算效率,推导公式过程中所作的简化对于大跨屋盖结构也是合理的。5.大跨屋盖结构风振响应和等效静力风荷载CLRC法:本文通过对动力方程的变换,得到广义恢复力向量,将其当作新的输入荷载,可将动力方程变为拟静力方程,进而可采用本文提出的一致LRC法(简称:CLRC法)进行风振响应和等效静力风荷载的求解。CLRC法可以与任何风振响应计算方法相适应,关键是获得广义恢复力协方差矩阵。当采用时域法时,得到结构的整体动态响应,可直接计算位移响应的协方差矩阵,进而得到广义恢复力的协方差矩阵;当采用频域法时,广义恢复力的协方差矩阵可以根据模态响应协方差矩阵计算得到。特别对于需要同时考虑背景分量和共振分量的结构,CLRC法中的三分量方法,考虑了模态耦合效应,其计算结构风振响应精度较高,与CQC方法误差非常小;同时,通过广义恢复力协方差矩阵的分别求解,在计算效率上远高于CQC方法。6.大跨屋盖结构多目标等效静力风荷载方法:由于大跨屋盖多振型参与结构风振,结构响应往往不能同时到达极值。在单目标等效静力风荷载的作用下,仅仅等效目标的静力响应与动力响应极值相等,其他目标响应与实际动力响应极值常常相差较大。在分析以往多目标等效静风荷载研究的基础上,提出了一种新的多目标等效静力风荷载计算方法。该方法选择广义恢复力的本征模态作为构造多目标等效静力风荷载的基本向量,并引入约束方程组和权值因子,根据最小二乘法,可以得到这些基本向量的最优组合系数。该方法既解决了多目标等效静力风荷载问题,又保证了所得等效静力风荷载分布较为合理。最后,对本文的主要研究成果进行了总结,并讨论了下一步需要进行的研究工作。