鞍型屋盖围护结构风荷载特性及设计风荷载

摘要

鞍型屋盖作为一种典型的空间结构形式，广泛应用到实际工程中。目前，鞍型屋盖风荷载特性研究还很薄弱，现行的风荷载规范还没有对这类围护结构的风荷载取值做出规定。因此，深入研究其风荷载特性及设计风荷载不仅有理论价值，更有一定的工程应用价值。
　　本文基于鞍型屋盖的风洞试验数据，分析大跨鞍型屋盖表面的风压分布特性，对鞍型屋盖上形成的锥形涡进行定性和定量研究。根据屋盖表面脉动风压的功率谱，探究锥形涡的能量分布以及其运动过程。对屋盖围护结构风荷载极值进行分区，为实际工程的风荷载设计提供参考。本文主要内容如下:
　　1、分析鞍型屋盖平均风压和脉动风压分布特性，探讨了不同风向角和矢跨比对屋盖表面平均风压和脉动风压分布的影响。
　　2、根据鞍型屋盖实测风压数据，分别采用点涡、兰金涡和Cook模型，建立锥形涡作用下鞍型屋盖表面平均风压分布模型，拟合屋盖平均风压分布，并与实测风压进行对比。
　　3、探讨鞍型屋盖表面脉动风压频谱特性，分析脉动风压谱形状与锥形涡的分离、再附和脱落之间的联系。为进一步的结构风振响应分析和抗疲劳设计提供依据。
　　4、对不同极值估计方法计算极值进行对比，给出了不同极值估算方法的评价。分析鞍型屋盖的极值风压分布特性，确定鞍型屋盖的最不利风向角和最不利位置，同时基于全风向角下极值风压包络图，对鞍型屋盖进行分区，并给出各区极值风压系数，为工程设计提供参考。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 风荷载特性的研究现状

1．2．1 结构抗风研究的主要手段

1．2．2 大跨度屋盖结构特征湍流的研究

1．2．3 大跨度屋盖风压极值估算方法

1．3 本文的主要工作

2 鞍型屋盖模型风洞试验及风压分布特性

2．1 鞍型屋盖模型测压风洞试验

2．1．1 风洞试验设备

2．1．2 风场模拟

2．1．3 试验设计

2．1．4 数据采集和处理

2．2 鞍型屋盖风压分布特性

2．2．1 平均风压分布特性

2．2．2 脉动风压分布特性

2．3 本章小结

3 鞍型屋盖表面锥形涡特性

3．1 锥形涡的特征参数

3．1．1 锥形涡的特征参数理论

3．1．2 鞍型屋盖试验结果

3．2 锥形涡模型以及风压拟合

3．2．1 三种漩涡风压模型

3．2．2 锥形涡风压模型参数的确定

3．2．3 锥形涡作用下屋盖风压预测

3．3 本章小结

4 鞍型屋盖表面脉动风压频谱特性

4．1 脉动风压自功率谱特性

4．1．1 功率谱基本概念

4．1．2 顺流方向脉动风压自谱特性

4．1．3 风剖面方向脉动风压自谱特性

4．1．4 屋盖表面脉动风压自谱特性

4．1．5 屋盖几何参数对脉动风压自谱的影响

4．2 脉动风压相关性和相干性

4．2．1 风压空间相关性

4．2．2 脉动风压相干性

4．3 本章小结

5 鞍型屋盖围护结构设计风荷载

5．1 鞍型屋盖风压极值分布

5．1．1 基本原理

5．1．2不同极值方法计算结果对比

5．1．3 鞍型屋盖风压极值分布

5．2 鞍型屋盖最不利风向角和最不利位置

5．3 鞍型屋盖极值包络图和分区

5．3．1 鞍型屋盖极值包络图

5．3．2 鞍型屋盖分区

5．4 本章小结

6 结论与展望

6．1 主要结论

6．2 展望

参考文献

作者简历

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