近些年来,随着现代建材和施工技术的发展,大量造型新颖的大跨度屋盖结构被广泛应用于机场候机楼、体育馆、大剧院等大型公共建筑中。这些结构具有质量轻、柔度大、阻尼小、自振频率低等特点,因此风荷载往往成为控制结构设计的主要荷载之一。但是其风振响应计算理论却没有得到应有的发展。本文在已有研究工作的基础上,对大跨度屋盖结构的脉动风特性和风振响应计算方法进行了研究。 首先在刚性模型风洞实验数据的基础上对大跨屋盖上的脉动风荷载特性进行了分析,指出现在常用的脉动风速谱和相干函数的经验公式并不适用于大跨度屋盖,使用准定常假设计算大跨度屋盖的风振响应会造成较大误差。同时对屋盖上的脉动风压无量纲自谱进行了拟合,初步探讨了风振响应的非定常计算方法。 引入模态贡献系数和累积模态贡献系数来识别对风振响应有较大贡献的模态和判断参振模态的合理性,并对不同形式、不同跨度、不同矢跨比的网壳结构模态贡献系数分布特点进行了系统研究,分析结果表明,对于单层网壳,对风振响应贡献最大的模态(基本模态)位于高阶,而双层网壳的基本模态位于低阶。针对基本模态位于高阶的大跨度结构,引入里兹向量法来计算风振响应,并通过算例分析验证了该方法用于风振计算的有效性和精确性。最后选用不同的空间相干函数和改变衰减系数的取值,分析了空间相关性对模态贡献系数分布和里兹向量有效性的影响。同时给出了求解里兹向量的初始荷载向量以及合理参振模态的选取准则。 此外,使用风洞实验数据对深圳保利文化广场剧院东区钢结构屋盖结构进行了风致响应时程分析,并将计算结果与采用不同脉动风速谱和相干函数的频域法计算结果进行了对比,分析了造成两种方法计算结果偏差的原因,指出脉动风的空间相关性是影响大跨度屋盖风振响应计算精度的主要因素。最后给出了非定常的背景响应和共振响应的分解求法,并将该方法与里兹向量法结合起来求解风振响应。指出如果能拟合出脉动风压谱和相干函数的精确公式,该方法在计算效率和计算精度方面均有较大的优势。 最后对上述研究工作与成果进行了总结,提出了研究中的不足之处和尚待解决的问题,指出了今后研究的方向和重点。