在海洋工程中,由于风荷载通常只占总荷载的10%左右,大多数情况下仅采用估算的方法计算风荷载,并没有进行详细的计算。但是若考虑到结构疲劳,或者需要结构有较好的稳定性时,则需要对结构进行详细的风荷载计算及振动分析。随着现代材料和施工技术的发展,一批柔性大、阻尼小且重量轻的新一代结构广泛应用于工程实际中,它们所受的荷载中,风荷载占有非常重要甚至是决定性的地位,因此在海洋工程中有必要对风荷载进行更详细和精确的计算。 结构的风荷载计算和风振分析方法一般可分为时域范围和频域范围两个方面。时域法可对结构进行线性或非线性分析,可更直接地反应结构的特性,获得更多的关于疲劳问题的信息,但是时域法计算公式极为繁杂,计算量大,有时并不适用于工程实际;频域法只能对结构进行线性或线性化分析,但它的计算不像时域法那么复杂,而且能够满足大多数的工程精度,目前是应用较为广泛的方法。 本文利用风工程的基本理论和随机振动理论,重点讨论了杆式结构的风荷载计算和风振分析。在目前的风振响应计算中,往往不考虑风与结构的耦合作用,对于海洋工程中细长的杆系结构,由于基频较低,风与结构的耦合作用不可忽略。本文将应用于计算波浪力的Morison方程应用于风场计算风荷载,通过引入气动阻尼的概念考虑了风与构件的耦合作用。在顺风向求解出杆系结构各阶振动的频率响应函数,及相应各阶的位移响应谱。同时考虑了不同风速下横风向旋涡脱落对于不同参数的杆式构件的影响,并给出横风向风振响应的计算方法。