大跨屋盖脉动风荷载谱模型研究
[Abstract]:The large span roof structure is light in weight, flexible and sensitive to wind load. Because of the variety of roof forms, the fluctuating wind load on the roof surface is obviously affected by the characteristic turbulence, so it is often assumed that it is no longer applicable. The study of wind load characteristics combined with characteristic turbulence is a hot research direction in wind engineering, and the determination of wind load is also one of the key problems in wind resistant design of long-span roof structures. Wind load spectrum is an important parameter to describe the fluctuating wind load of structures, and it is also a necessary basis for the design of wind resistance of structures. In view of the complex aerodynamic characteristics and structural dynamic characteristics of long-span roof structures, the current wind load spectrum model is generally fitted according to the results of wind load measurement, and there is no uniform fitting form, and the physical meaning of the model parameters is not clear. The results of fitting parameters are discrete, so the influence of parameters on the dynamic response of structures is difficult to estimate. Therefore, it is necessary to perfect the modeling theory of wind load spectrum, and put forward a kind of wind load spectrum model, which has strong universality and is easy to be applied. On the basis of reviewing the wind speed spectrum model of atmospheric turbulence and the wind load spectrum model of low-rise buildings and high-rise buildings, a new wind load spectrum model is proposed in this paper, which is derived theoretically and analyzed statistically. The relationship between the parameters and the shape of the spectral curve, the characteristic turbulence and the wind-induced vibration response of the structure is established, and the mathematical, physical and mechanical meanings of the parameters are discussed. Combined with wind tunnel test data, the wind load spectrum model of typical long span roof structure is established. The main contents are as follows: 1. The parameters of a commonly used wind load spectrum model fitting formula are transformed by mathematical method for reference to the modeling idea of atmospheric turbulence wind speed spectrum. A wind load self-power spectrum model, which is expressed by three parameters of self-power spectrum, is obtained. For the cross-power spectrum model, the exponential coherent function model expressed by the attenuation exponent of the model is still used. 2. Based on the random vibration theory, the influence of the four parameters on the dynamic response of the structure is discussed. The relationship between the wind load spectrum model parameters and the wind-induced vibration response of the structure is established. 3. Based on the wind tunnel test data of 115 sets of typical long-span roof (including flat roof, cantilever roof, cylindrical roof and spherical roof), The parameters of the wind load spectrum model are obtained, and the range and distribution of spectral parameters in different flow field conditions and different forms of roof are analyzed, and the relationship between the parameters and the characteristic turbulence is discussed. It is proved that the spectral model has certain physical connotations. 4. Based on the different roof characteristic turbulence forms and the sensitivity analysis of the parameters to the structural response, the spectral parameters of all the above wind tunnel test conditions are statistically analyzed. A more universal wind load spectrum model of long-span roof structure is presented, and the wind vibration response of 642 structures (including plate grid, cantilever truss, double-layer cylindrical latticed shell) is analyzed. The validity of the model and the applicability of the modeling method are verified. Finally, combined with stochastic simulation, data mining and database technology, the application prospect of wind load spectrum modeling method proposed in this paper in extreme wind load estimation, wind load characteristic analysis, wind load prediction and wind resistant design of structures is discussed.
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TU312.1
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本文编号:2232723
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