张弦梁结构的风致响应分析

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大跨空间结构是我国十余年来发展十分迅速的一个领域,大跨空间结构的形式千姿百态,如网架和网壳结构、悬索结构、膜结构、张拉整体结构和混合结构等等,其中的张弦梁结构作为一种张拉大跨度空间结构,由于自身的诸多优点而在近年来越来越受重视。对于大跨度空间结构,大多数情况下风荷载是起控制作用的荷载,所以,对风荷载对这类建筑的影响的研究,意义重大。这种结构的整体刚度较弱,且风荷载在结构表面的分布情况非常敏感,所以,这种结构体系的风振响应分析不能简单地采用规范中所采用的静力分析方法,因此提出一种实用而且科学的风振响应分析方法也成为了亟待解决的问题。首先,采用属于时域分析方法的线性自回归滤波器法,选取一实腹式平面张弦结构为分析原始模型,对其进行风荷载时程分析,在此基础上分别改变屋面恒荷、预应力、跨度和矢高四种基本参数,考察各参数对张弦梁风振响应的影响。再对一双向张弦梁结构进行风荷载时程分析,观察各榀张弦梁风振响应的变化,并与平面张弦结构进行比较。然后,采用频域分析方法,对前面时域法分析过的平面张弦梁进行风振响应分析,改变组合模态的数目,研究其对分析结果的影响。最后,利用小波变换良好的时频局部化性质和可变的聚焦特性,针对前面时域法分析中模拟的风速时程低频含量少的特点,利用haar小波对风速时程进行小波分解和识别,修正分解后的低频含量。通过本文中的计算分析,所采用的时域分析法可作为一种有效的方法来解决张弦梁结构的风致响应问题,四种基本参数的变化对结构的风致响应的影响均较小,而双向张弦梁的风致响应较单向的变化均匀,风振系数也小。频域分析法的结果较时域法的偏大,组合模态的参与数目对结果的精度有很大影响。对时域分析中的风速时程进行小波重构分析后,其在时域和频域上均更逼近目标风速时程。
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