单层网壳结构风振响应分析的时域与频域方法研究

摘要

本文分别从时域和频域两种分析途径出发,利用随机模拟时程分析方法和本文提出的Ritz-POD法对网壳结构的风振响应进行参数分析,探讨了结构风振响应的宏观规律及其风振机理,较好地解决了主要贡献模态的识别、组合模态的选取及模态耦合效应的判定等问题,取得了一些有意义的结论,为进一步研究大跨度屋盖结构的风振机理奠定了基础.本文主要进行了以下几方面的工作:1.系统地总结了目前常用的若干种用于结构风振响应分析的时域与频域方法,指出这些方法在用于单层网壳结构风振响应分析时的优势和局限性;在此基础上,首次提出了Ritz-POD法,从而较好地解决了网壳结构风振频域分析方法中的振型选取问题.2.分别采用时域(随机模拟时程分析方法)和频域(Ritz-POD法)方法,从不同层面揭示了网壳结构的风振响应特征.通过时域分析,总结了网壳结构风振响应的一些宏观规律(如位移、内力等),为进一步提出实用化的抗风设计公式奠定了基础;通过频域分析,揭示了网壳结构风振响应的诸多内在本质特征(如结构主要振动贡献模态的形式、结构振动模态与荷载分布模式之间的关系等),为深入探讨大跨度屋盖结构的风振响应机理,提供了一种方法.3.针对单层球面网壳和单层柱面网壳结构进行了系统的参数分析,总结其中规律,并提出了可供设计参考的风振系数取值.研究结果表明,与单层柱面网壳相比,单层球面网壳结构的风振性能相对较好,两种网壳结构的风振系数分布比较均匀.

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1课题背景

1.2国内外研究现状

1.2.1时域分析方法

1.2.2频域分析方法

1.3课题来源及主要研究内容

第2章大跨度屋盖结构风振响应分析理论

2.1随机模拟时程分析方法

2.1.1风速时程的随机模拟

2.1.2动力增量平衡方程的建立

2.2 Ritz-POD方法

2.2.1 Ritz向量直接叠加法

2.2.2 Ritz-POD法

2.3模态耦合项分析

2.4算例分析

2.4.1计算模型

2.4.2风振响应分析

2.5本章小结

第3章单层网壳结构风振响应时域分析

3.1计算模型及参数分析方案

3.1.1计算模型

3.1.2参数分析方案

3.2自振特性分析

3.3风振响应参数分析

3.3.1单层球面网壳风振响应分析

3.3.2单层柱面网壳风振响应分析

3.4本章小结

第4章单层网壳结构风振响应频域分析

4.1单层球面网壳风振响应分析

4.1.1脉动风压的POD分解

4.1.2主要贡献模态分析

4.1.3模态耦合项分析

4.1.4时域分析与频域分析结果对比

4.2单层柱面网壳风振响应分析

4.2.1脉动风压的POD分解

4.2.2主要贡献模态分析

4.2.3模态耦合项分析

4.2.4时域分析与频域分析结果对比

4.3本章小结

第5章网壳结构风振系数探讨

5.1前言

5.2现行规范方法概述

5.3网壳结构风振系数的确定

5.3.1基本公式

5.3.2风振系数的统计处理

5.3.3整体风振系数的拟和公式

5.4本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

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致谢