大跨度柔性鞍型索网屋盖风压特性及风致响应研究

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1、同济大学博士后学位论文大跨度柔性鞍型索网屋盖风压特性及风致响应研究姓名：李方慧申请学位级别：博士后专业：土木工程指导教师：顾明20091201内容摘要大跨度柔性索网结构作为张力结构的代表类型，具有重量轻、阻尼低等特点，对风荷载非常敏感，风荷载往往是该类结构设计的控制荷载。大变形、非线性效应等因素导致传统结构的抗风设计理论和计算方法很难直接应用。相比而言，大跨度柔性索网结构抗风设计方法的研究还有待不断完善。本文主要针对考虑大变形、非线性效应的索网结构抗风设计的几个关键问题进行研究。1、利用刚性模型风洞试验同步测量的风压数据，对鞍型柔性索网

2、屋盖结构风压特性进行研究，考察风向角、地貌类型、底部封闭和开敞等因素的影响。2、对大跨度柔性索网进行考虑非线性效应的时程响应全过程分析，研究索拉力、风速大小、地貌类型等因素对响应结果的影响。关键词：大跨柔性鞍型索网结构；风压分布特性；风致响应；风洞试验注：本文鞍型屋盖风洞试验是由土木工程防灾国家重点实验室顾明教授风工程研究团队中潘钧俊博士完成，本文直接引用实验测量数据进行分析。AbstractAsatypicalstyleofthetensionstructures，long—spanflexiblecable-netsstructur

3、esarelightandhavelightdamping．However,thesestructuresareSOsensitivetowindthatwind10adbecomesthedominantfactorinthestructuraldesign．Traditionalwind-resistantdesigntheoryandmethodisinapplicablebecauseoflargedeformations，nonlinearity．Therefore，wind-resistantdesignmethodoflo

4、ng·-spanflexiblecable—-netsstructuresneedstobecontinuouslyimproved．Thisprojectfocusonthekeyproblemsoflong-spanflexiblecable-netsstructuressuchaslargedeformations，nonlinearityandaeroelasticeffect．(1)Combiningthewindpressuredatameasuredsimultaneouslyfromwindtunneltests，the

5、randompressurefieldcharacteristicsofflexiblesaddlecableroofandinfluencesofparameterssuchasthewinddirectionsandtypesofterrains，enclosedwallsareinvestigated．(2)Time-domainresponsecomputationofthelong—spanflexiblecable·netswithnonlinearityandtheinfluencesofcableforce，windsp

6、eedandterrainsonthewindinducedresponsearediscussedrespectively．Keywordslong·-spanflexiblecaddie·-netsstructures；windpressurefieldcharacteristics；windinducedresponse；windtunneltest-IV．1．1研究的背景第1章绪论大跨度柔性索网结构是张力结构的代表类型。以简洁的风格和快捷的施工工艺，在体育馆、展览中心等建筑中得到了广泛应用，不仅可以用于通透式玻璃幕墙的支撑体系，

7、而且可以作为大跨度低矮屋盖的承重体系。索网结构充分利用材料的强度，大大减轻结构自重，在保证经济性的前提下能够具有较大的跨度。结构自重轻、阻尼低，对地震荷载有较好的适应性，但是对风荷载却非常敏感，风荷载可能成为大跨度索网结构设计的控制荷载，悬索结构在风荷载作用下发生大变形的振动过程，可能导致结构破坏。索网结构抗风设计理论的复杂性已成为制约其进一步发展的瓶颈，原因主要表现在如下几个方面：’(1)独特的受力体系。索网结构的受力不同于常规的结构体系，在分析过程中通常假设悬索结构只能承受拉力而不能承受压力和弯矩作用(ZhengHongZhu，20

8、04)。通过施加预拉力使得结构具有一定刚度从而能够承受外荷载的作用，导致在抗风分析过程中具有一定独特性。由于索网结构与高层建筑、刚性屋盖结构的抗风机理有很大的不同，传统结构抗风设计的一些研究方法和成果不能直