单层三向网格球面网壳结构抗风性能研究

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1、【摘要】采用线性过滤器中的自回归模型，模拟节点随机脉动风速时程，运用Matlab编程有效地模拟具有时间相关性、空间相关性的脉动风速时程。用有限元软件ANSYS建立单层三向网格球面网壳结构的有限元模型，进行了水平风作用下的风致振动响应分析，得到了3种工况网壳结构的位移和内力风振系数。【关键词】网壳结构；风振分析；风振系数；空间相关；风速曲线Numericalsimulationonwind-resistantofsingle-layerthree-waylatticedShellAbstract：Themethodba

2、sedontheapplicationoflinearfilterstosequencesofrandomnumbersisused.ArtificialwindtimespeedserieswithoutstandingtimeandspacecorrelativityareimplementedbyprogrammingMatlab.ThenthepapermodelsbyANSYS...alarge-scalecurrentfiniteelementanalyticalprogram.Thewind-induc

3、edvibrationanalysesforthelatticeddomeunderhorizontalwindloadingarefinished.Forthreekindsofloadcases,thewindinducedvibrationcoefficientsofdisplacementandinternalforceoflatticeddomearecalculated.Keywords：reticulatedshellstructures；wind-inducedvibrationanalysis；wi

4、ndinducedvibrationcoefficient；spatialcorrelativity；windhistories风灾是自然灾害中发生较频繁的一种。国内外统计资料表明，在所有自然灾害中，风灾造成的损失为各种灾害之首［1］。高层、高耸、大跨、悬索桥以及塔架等结构，相对而言，刚度小、自振周期长，在大多数情况下它们所受的风荷载比地震荷载还显得重要。网壳结构是大跨空间结构的一种，目前，我国现行规范对大跨度结构的风振计算还没有具体计算公式，结构设计人员在结构风振系数的取值上存在相当的经验性［2］。因此，对网壳结构

5、进行抗风性能的研究具有重要现实意义。1、风荷载的特性及计算机模拟利用Matlab软件，考虑时间及空间相关性，编制了水平风速随机模拟程序，生成了基本风速为25m/s、地面粗糙度系数为0.00464、持时100s的风速时程曲Forthreekindsofloadcases,thewindinducedvibrationcoefficientsofdisplacementandinternalforceoflatticeddomearecalculated.Keywords：reticulatedshellstructur

6、es；wind-inducedvibrationanalysis；windinducedvibrationcoefficient；spatialcorrelativity；windhistories风灾是自然灾害中发生较频繁的一种。国内外统计资料表明，在所有自然灾害中，风灾造成的损失为各种灾害之首［1］。高层、高耸、大跨、悬索桥以及塔架等结构，相对而言，刚度小、自振周期长，在大多数情况下它们所受的风荷载比地震荷载还显得重要。网壳结构是大跨空间结构的一种，目前，我国现行规范对大跨度结构的风振计算还没有具体计算公式，结构

7、设计人员在结构风振系数的取值上存在相当的经验性［2］。因此，对网壳结构进行抗风性能的研究具有重要现实意义。1、风荷载的特性及计算机模拟利用Matlab软件，考虑时间及空间相关性，编制了水平风速随机模拟程序，生成了基本风速为25m/s、地面粗糙度系数为0.00464、持时100s的风速时程曲线，如图1所示。2、单层三向网格球面网壳风振响应分析利用有限元软件ANSYS建立单层三向网格球面网壳结构的有限元模型，用Mass21单元来模拟等效节点集中质量，用Beam4单元来模拟网壳杆件，通过瞬态动力学分析来实现网壳结构的风振响

8、应时程分析。选取基本参数为：网格正三角形边长2m，跨度为20m,矢跨比分别为1/6、1/8、1/10，屋面均布荷载0.5kN/m2,周边与支座连接节点为固定铰支座，支座离地面高度为10m,基本风压0.55kN/m2,C类地貌，风载体型系数按规范中旋转壳顶的体型系数选取。结构阻尼比为0.02，杆件均采用4)123X5。图1计算机模拟的空间两点的风