张拉膜结构风振控制研究

摘要

膜结构最主要的特点是质量轻、刚度小，风荷载是其设计的主要控制荷载。近年来国内外许多的膜结构工程遭受风灾破坏，因此采取有效的控制措施提高膜结构的抗风性能越显重要。本文基于CFD数值模拟技术和风洞试验，对单向张拉膜和鞍形张拉膜结构的风振控制问题进行了探索性研究。
　　首先对本文采用的研究方法和控制方法进行了介绍，单向张拉膜结构可简化为二维结构，采用CFD数值模拟技术对其进行研究，而鞍形张拉膜结构为三维结构，由于现有CFD数值模拟技术的限制，本文主要通过风洞试验对其进行研究。目前工程中采用的改善结构抗风性能的措施主要有三种，即气动措施、结构措施和耗能减振措施，由于膜结构轻柔的特点采用气动措施和结构措施对其进行风振控制是可行的。在此基础上提出以最大位移折减系数和极值风压折减系数作为控制因子来定量描述各控制措施的控制效果。
　　然后，基于二维流固耦合数值模拟技术，对单向张拉膜结构风振控制展开研究，以封闭式单向张拉膜为研究对象，采用设置导流板，改变预张力、膜面跨度、膜面初始形状等控制措施分析其对膜结构的影响，给出风振控制的建议，即增大预张力、降低跨度、膜面迎风倾斜、膜面上凸均能有效减低单向张拉膜的最大位移，此外膜面下凹超过一定矢跨比或设置合理高度的导流板也能对单向张拉膜的最大位移起到一定的控制效果。
　　最后，基于鞍形张拉膜结构刚性模型和气弹模型风洞试验，对鞍形张拉膜结构风振控制展开研究，探讨设置导流板、格栅，改变预张力、矢跨比等控制措施对鞍形膜结构荷载分布、位移响应的影响，给出风振控制的建议，即增大预张力、矢跨比多数情况下均对最大位移有一定控制效果，而采用附加气动装置主要降低了迎风角部或边缘的极值风压，仅悬空导流板对最大位移有较好的控制效果，其他形式导流板和格栅对整体位移响应影响较小。

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第1章 绪论

1.1 课题背景及意义

1.2 大跨屋盖结构风振控制研究现状

1.3 本文的主要工作

第2章 膜结构风振控制研究方法及控制方法

2.1 研究方法

2.2 控制方法

2.3 控制因子

2.4 本章小结

第3章 单向张拉膜结构风振控制研究

3.1 引言

3.2 控制方案

3.3 设置导流板

3.4 预张力改变

3.5 跨度改变

3.6 膜面初始形状改变

3.7 本章小结

第4章 鞍形张拉膜结构风振控制研究

4.1 引言

4.2 控制方案

4.3 设置导流板

4.4 设置格栅

4.5 预张力改变

4.6 矢跨比改变

4.7 本章小结

结论

参考文献

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