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悬索结构是20世纪中期发展起来的一类新型大跨度空间结构形式,在工程中应用十分广泛。作为悬索结构的一种,空间索杆结构通常具有质量轻、柔性大、阻尼小、自振频率低等特点,且处于近地区域,对风荷载较敏感,风荷载往往是此类结构设计的主要控制荷载。因此,研究风对空间索杆结构的作用,以及该类结构的抗风设计方法是必要的。
该文针对空间索杆结构进行了以下几方面的工作:
(1)对广州中洲中心光蓬屋盖的刚性模型在模拟大气边界层风洞中进行了试验研究,获得了屋盖在不同风向角下的风洞试验数据。在此基础上,分析了屋盖在各个风向角下的平均风压系数分布、平均风压系数随风向角的变化、均方根风压系数的分布,以及全部风向角下屋盖风压系数峰值的分布等问题。
(2)建立了空间索杆结构的简化力学模型,选择合适的功率谱函数和空间相关函数模拟得到结构的脉动风场。在时域内对模型结构进行了风振响应时程分析,获得了结构的风振响应规律,以及结构的整体风振系数。最后,探讨了整体风振系数在结构抗风设计中的应用。
(3)通过对空间索杆结构的简化力学模型进行风振控制分析,得到了一些有价值的减振规律,为此类结构的实际工程应用提供了有益的参考。