鞍型屋盖风荷载和风效应方向性研究

发布时间：2020-08-25 02:51

【摘要】：对于给定的建筑朝向,来流方向不同使得建筑结构风荷载及风效应均具有方向性。当不考虑方向性时可能会过高估计风荷载或风效应,造成计算结果过于保守。我国荷载规范GB5009-2012中针对设计风荷载的计算没有考虑方向性问题,它利用全风向中的最大风速与最不利风荷载或者风效应系数来确定风荷载和风效应设计值。为了得到更加经济、合理的结构设计方案,为今后的结构抗风设计优化提供参考,需要在结构抗风设计过程中考虑风荷载及风效应的方向性。作为工业与民用建筑中应用最普遍的结构形式之一,大跨度屋盖结构的体量大、造价高,考虑方向性问题可以有效降低其建造成本,节约经济。本文针对鞍型屋盖的风荷载和风效应方向性进行系统研究,主要内容包括以下几个方面:(1)对目前各种风荷载或风效应方向性的理论研究方法进行了介绍。不同方法在考虑随机性及各方向风速间的相关性等因素时情况各不相同,这些因素会影响方向性研究结果的精确度。本文对比分析了各种方法的优缺点,最终选择同时考虑方向性和随机性的理论研究方法进行结构风荷载及风效应方向性的分析。(2)基于考虑方向性与随机性的理论研究方法,以一大跨度鞍型屋盖结构为例,分别研究了大尺度稳态强风环境中不同来流方向和建筑朝向下屋盖表面极值风荷载与极值风效应的方向性特征;以此讨论了美国、日本和新西兰抗风设计规范中关于方向性问题规定的差别,进一步发现在我国大尺度稳态强风环境中三种规范的结构抗风设计均存在安全隐患。(3)综合不同规范中关于方向性规定的特点,提出了在考虑各方向风效应相互独立的情况下计算设计风荷载及风效应的方法。在我国大尺度稳态强风环境中各方向极值风速的相关性较弱,甚至趋近于相互独立,在此条件下由所提方法确定的风荷载或风效应设计值比不考虑方向性时的相应值更加经济。同时,通过对Sector-by-Sector方法的分析研究,发现由所提方法确定的风荷载或风效应值总是比其估计值偏大,从而保证了结构抗风设计偏于安全。(4)以鞍型屋盖围护结构风荷载与主体结构风效应为例,利用北京、济南及哈尔滨等大尺度稳态强风环境中的城市风速信息验证了所提方法的有效性。此时风荷载及风效应估计值与所提方法的设计值之比约为0.9～1,而不考虑方向性时计算的相应比值约为0.5～0.9。综上,本文建议将考虑各方向风效应相互独立时的风效应计算方法作为我国大尺度稳态强风地区极值风荷载或风效应设计值确定的一种选择方案。
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU312.1
【图文】：

图１－２日本规范ＡＩＪＲＬＢ邋２００４中风向折减因子取值示意图逡逑

图２－１不同风速相关性时的分布函数曲线图逡逑Ｆｉｇ．邋２－１邋Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邋ｆｕｎｃｔｉｏｎ邋ｃｕｒｖｅ邋ｗｉｔｈ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｗｉｎｄ邋ｖｅｌｏｃｉｔｙ邋ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ逡逑

图３＿２鞍型屋盖风场布置图逡逑Ｆｉｇ．３－２邋Ｗｉｎｄ邋ｆｉｅｌｄ邋ｌａｙｏｕｔ邋ｏｆ邋ｓａｄｄｌｅ邋ｒｏｏｆ逡逑

【参考文献】

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1 范文亮;李正良;张培;;风向风速的联合概率结构建模[J];土木工程学报;2012年04期

2 田玉基;杨庆山;;国家体育场屋盖结构风振响应的时域分析[J];工程力学;2009年06期

3 陈隽;赵旭东;;总体样本风速风向联合概率分析方法[J];防灾减灾工程学报;2009年01期

4 黄韬颖;杨庆山;;中美澳风荷载规范重要参数的比较[J];工程建设与设计;2007年01期

5 杨咏昕,葛耀君,项海帆;风速风向联合分布的平均风统计分析[J];结构工程师;2002年03期

6 沈世钊;大跨空间结构理论研究和工程实践[J];中国工程科学;2001年03期

7 顾明,陈礼忠,项海帆;上海地区风速风向联合概率密度函数的研究[J];同济大学学报(自然科学版);1997年02期

本文编号：2803164