单立柱落地式户外广告牌抗风荷载响应分析

发布时间：2017-06-05 21:20

  本文关键词：单立柱落地式户外广告牌抗风荷载响应分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在户外广告牌工程的设计、规划以及防灾抗灾的过程中,需要主要考虑风荷载、地震荷载和雪荷载的作用力。尤其要重视风荷载以及地震荷载的破坏作用。鉴于前人对广告牌相关工程的深入探索,本文基于《户外广告设施钢结构技术规程》(C E C S 148：2003)对户外单立柱钢管柱广告牌结构受风荷载作用柱身以及面板的变形情况进行了一些分析与探讨。针对广告牌受风荷载的结构特征,对广告牌的设计理念进行了详细探究,并且还充分地运用有限元软件SAP 2000对户外单立柱广告牌结构受风荷载作用进行静力和模态分析。本文首先考虑了风荷载对广告牌结构立柱顶端位移的影响,证明了采用内套钢管结构的合理性。将内套钢管结构应用于户外广告牌工程实践,可以提高广告牌立柱的刚度,控制立柱顶端位移,同时能解决面板与立柱的连接问题,从而很好地抵抗强风荷载对立柱的作用。采用内套钢管结构抵抗强风荷载作用效果明显,经济合理、施工简便、工期短,为同类结构的加固提供了一种可行的方法和途径。然后,利用CFD有限元软件计算得到广告牌各个部位在不同工况下的风压力,凭借有限元软件对户外广告牌进行结构分析,获得广告牌结构各构件的应力和位移,并对各工况条件下广告牌结构的损伤情况进行了评估。发现,风向角为30。时对广告牌结构的安全最为不利,同时发现,与面板相连的广告牌支架的应力和位移始终较大,在风荷载下容易屈服或因变形过大而导致面板脱落,在设计中应予以重视。该研究方法可用于户外广告牌结构的精细计算和损伤评估。并且通过模拟得到随着风速的增加广告牌各部位受到的风荷载也显著增大；随着风向角的增大,迎风向面板外侧面的风压力先迅速减小后略微增大,而其他各面的风吸力表现出先增大后减小至0并转为风压力的变化。立柱所受风荷载不容忽视,但其大小受风向角的影响较小,而横梁所受风荷载可以忽略。最后根据风损评估方法,双面广告牌在文中8种工况下,除了当风速达到30m/s时,局部构件的应力超过材料弹性极限而可能出现轻微破损外,在其他工况下均评定为基本完整。这些分析对大型户外单立柱钢结构广告牌的受风荷载损伤评估提供了鉴见,也对广告牌的设计有着较好的参考价值。
【关键词】：落地式户外广告牌 静态模拟 风荷载响应 SAP2000建模 CFD模拟 风荷载损伤评估
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU312.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-18
• 1.1 本文研究背景9
• 1.2 广告牌结构的形式及特点9-13
• 1.3 研究现状及应用现状13-16
• 1.3.1 高耸钢结构的应用现状研究现状13-14
• 1.3.2 高耸钢结构广告牌的研究现状14-15
• 1.3.3 高耸结构分析的研究现状15-16
• 1.4 本文主要研究内容16-18
• 第二章 户外单立柱广告牌设计概述18-23
• 2.1 广告牌立柱的设计与计算18-21
• 2.1.1 广告牌立柱的设计18-20
• 2.1.2 立柱的强度与稳定的计算20-21
• 2.2 结构荷载与作用力21-22
• 2.2.1 荷载与作用分类21
• 2.2.2 风荷载的计算21-22
• 2.2.3 荷载与作用的组合22
• 2.3 本章小结22-23
• 第三章 户外单立柱广告牌结构分析的数值分析方法23-34
• 3.1 概述23
• 3.2 有限元方法的特点23-24
• 3.3 杆件以及薄板结构的单元刚度矩阵建立24-30
• 3.3.1 对与杆件结构的分析法24-27
• 3.3.2 对于薄板结构的分析法27-30
• 3.4 有限元的求解方法30-33
• 3.4.1 静力分析求解方法简述31
• 3.4.2 动力分析求解方法简述31-33
• 3.5 对本文采用的有限元计算计算软件CFD的简要介绍33
• 3.6 本章小结33-34
• 第四章 工程实例应用研究34-50
• 4.1 背景工程34-38
• 4.1.1 工程概况34
• 4.1.2 广告牌施工和安装过程34-37
• 4.1.3 广告牌分析过程须处理的问题37-38
• 4.2 结构分析方案38-40
• 4.2.1 钢管混凝土结构38-39
• 4.2.2 内套钢管结构39-40
• 4.2.3 大直径钢管结构40
• 4.3 分析方案在SAP2000中的实现40-47
• 4.3.1 轴网的设置40-41
• 4.3.2 材料的选定41-42
• 4.3.3 柱截面的定义42-43
• 4.3.4 质量源的定义43-44
• 4.3.5 结构模型的绘制44
• 4.3.6 荷载的施加44-45
• 4.3.7 分析工况的定义45-46
• 4.3.8 结构的变形46-47
• 4.4 建模遇到的问题和解决方法47
• 4.5 立柱顶端位移47-48
• 4.6 分析效果分析48-49
• 4.6.1 技术条件分析48-49
• 4.7 本章小结49-50
• 第五章 基于CFD结果的结构计算与风损评估50-66
• 5.1 简介50
• 5.2 户外广告牌风荷载特性的研究50-62
• 5.2.1 广告牌基本情况50-51
• 5.2.2 落地广告牌风压系数数值模拟51-56
• 5.2.3 屋顶广告牌风压系数数值模拟56-58
• 5.2.4 广告牌CFD数值模拟58-59
• 5.2.5 广告牌风荷载特性59-62
• 5.3 户外广告牌结构计算与损伤评估62-64
• 5.3.1 广告牌有限元模型62-63
• 5.3.2 结构计算结果及损伤评估63-64
• 5.4 本章小结64-66
• 结论与展望66-68
• 参考文献68-71
• 致谢71-72
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文72

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