复杂形体大跨空间结构风压与等效静风荷载数值模拟

发布时间：2017-09-15 04:15

  本文关键词：复杂形体大跨空间结构风压与等效静风荷载数值模拟

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【摘要】：空间结构因其结构形式新颖、造型优美、使用空间大而得到广泛应用，一大批体育场馆、会展中心、火车站、机场航站楼，大跨空间结构柔度大、自振频率低、振型分布密集且各阶振型对其贡献大小不一，风荷载对其的效应不容忽视，甚至成为了该类结构设计中的主要控制荷载，因而研究大跨空间结构的风效应有着重要的意义。 本文以大跨空间建筑结构实际工程为对象，数值模拟分析复杂形体大跨空间结构在起伏地形下的风压分布、风载体型系数和等效静风荷载。运用Fluent软件模拟结构表面风载体型系数，系统研究湍流模型、矢跨比、风向角等因素对结构风载体型系数的影响；利用Matlab软件分别实现了基于常规谐波叠加法、线性滤波法的AR法以及改进的FFT方法对风速时程的数值模拟，通过对典型大跨空间结构风速时程的数值模拟，比较了不同方法的计算效率和计算精度，指出了FFT方法模拟大跨空间结构风速时程最为适合；基于ANSYS软件平台建立结构有限元模型，利用模拟所得的风荷载时程，计算分析结构风致动力效应；给出风振动力放大因子定义，并将其与基于特定时刻的结构瞬时风压分布相结合，建立了物理意义明确的等效静风荷载新概念；提出基于荷载效应的等效静风荷载分析方法，直接用荷载效应的包络值进行抗风设计可以方便的与其他荷载效应直接进行组合，不但避免了寻求等效静风荷载的繁琐，在物理概念上也更加清晰明确，，且计算结果准确。最后，通过数值算例分别分析了基于结构不同等效目标的等效静风荷载及其分布。
【关键词】：大跨空间结构 风压分布 风速时程模拟 等效静风荷载
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TU312.1
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 选题背景与依据10-12
• 1.2 研究现状12-13
• 1.2.1 风压分布数值模拟研究12
• 1.2.2 风荷载数值模拟方法研究12-13
• 1.2.3 等效静风荷载研究13
• 1.3 课题来源及主要研究内容13-15
• 参考文献15-18
• 第二章 大跨空间结构风压分布的数值模拟18-40
• 2.1 引言18-19
• 2.2 数值算法与验证19-25
• 2.2.1 数值方法19-20
• 2.2.2 参数设置和数值分析比对20-23
• 2.2.3 不同湍流模型的影响23-24
• 2.2.4 不同矢跨比对球壳表面风压分布的影响24-25
• 2.3 常州花博会铝合金屋盖表面风压数值模拟25-29
• 2.4 南京牛首山大穹顶表面风压数值模拟29-32
• 2.4.1 数值算例29
• 2.4.2 大穹顶网格结构风压分布29-32
• 2.5 大跨度网架屋盖表面风压数值模拟32-36
• 2.5.1 数值算例32-34
• 2.5.2 典型大跨度网架屋盖表面风压分布34-36
• 2.6 本章小结36-38
• 参考文献38-40
• 第三章 大跨空间结构风荷载数值模拟方法40-50
• 3.1 常用的模拟风荷载方法40-44
• 3.1.1 谐波叠加法40-41
• 3.1.2 线性滤波法41-43
• 3.1.3 FFT 方法43-44
• 3.2 大跨空间结构风速时程数值模拟44-47
• 3.2.1 大跨空间结构风速时程 FFT 方法模拟44-46
• 3.2.2. 不同风荷载模拟方法计算精度和效率的比较46-47
• 3.3 本章小结47-48
• 参考文献48-50
• 第四章 大跨空间结构风振与等效静风荷载分析50-77
• 4.1 引言50
• 4.2 大跨空间结构风振响应分析50-54
• 4.2.1 时域分析方法50-52
• 4.2.2 频域分析方法52-53
• 4.2.3 广义坐标合成法53-54
• 4.3 大跨空间结构等效静风荷载分析方法54-58
• 4.3.1 阵风荷载因子法55-56
• 4.3.2 惯性力法56-57
• 4.3.3 LRC - 惯性力方法57
• 4.3.4 基于响应时程的等效静风荷载分析方法57-58
• 4.3.5 基于荷载效应的等效静风荷载分析方法58
• 4.4 大跨度空间结构等效静风荷载计算58-73
• 4.4.1 单层球面网壳等效静风荷载58-61
• 4.4.2 大跨穹顶网格结构等效静风荷载61-64
• 4.4.3 张弦桁架雨棚结构的等效静风荷载64-70
• 4.4.4 基于荷载效应的大跨度网架屋盖结构的等效静风荷载70-73
• 4.5 本章小结73-75
• 参考文献75-77
• 第五章 结论和展望77-79
• 5.1 主要结论77-78
• 5.2 研究展望78-79
• 致谢79-80
• 攻读硕士期间发表论文与参加科研项目情况80-81
• 本课题组历届研究生学位论文及相关情况一览表81-83

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：854250