浅谈体育场挑篷结构风荷载数值模拟及风振控制研究

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1、北京工业大学硕士学位论文体育场挑篷结构风荷载数值模拟及风振控制研究姓名：宋延杰申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：薛素铎20070501摘要体育场挑篷结构是大跨结构体系中常用的一种结构形式，此种结构柔性大、阻尼小、自振频率低，对风荷载比较敏感，放风荷载对于挑篷结构来说是一个非常重要的荷载，因此有必要对这种结构的风振响应进行合理的计算分析，并对响应结果进行有效的控制。本文依据白回归(AR)法基本原理，首先确立了考虑空间相关性的风荷载数值模拟方法，并利用Matlab语言编制了相应的程序。基于上述方法，模拟了某体育场挑篷网架结构的节点风速时程，并对所得

2、风速时程离散值做数理统计分析，结果表明模拟谱与目标谱吻合较好。根据结构风振响应计算的需要，将模拟风速转变为风荷载，对结构进行时程分析，获得结构风振响应，为结构抗风设计提供依据。结果表明，基于风荷载数值模拟的结构风振响应计算方法可有效分析大跨体育场挑篷的风振响应。由于结构在风荷载作用下产生较大的振动，本文采用粘滞阻尼器对结构的风振响应进行控制，结果表明，加入粘滞阻尼器后，结构节点位移、加速度和杆件轴力都得到了明显的控制，且竖向加速度控制效果明显，可见粘滞阻尼器在大跨挑篷结构中的风振控制作用是显著的。然后系统进行了粘滞阻尼器在挑篷结构中的减振控制参数研究，

3、通过对比分析，给出了实用性的工程建议。关键词：挑篷结构；风荷载数值模拟；风速时程；自回归法；振动控制北京工业大学工学硕士学位论文ABSTRACTThecanopy鲥nld船isaconventionaltypeofstructm-einlong-spanstructm馏．Thisstructtmehaslightweight,largeflexibility,smalldampandlownaturalvibrationfrequency,anditisverysensitivetowindload．Sowindloadisveryimportantf

4、orthecanopystructure．It'snecessarytoanalyzewind-inducedresponseofsuch$U'ucture$reasonablyandtocontrolthevibrationeffectively．BasedonAuto-RegressiveMethod,thewayofnumericalsimulationofwind-loedconsideringspatialrelalivityisdetermined,andthesimulationprogramisdevelopedinthepaper嬲w

5、ell．AccordingtothemP跚u'ementionedabove,windvelocitytime-historyforthejointsinonecanopystmctm'eissimulated,andtheresultsshowthatthesimulatedoneisnearlyidenticalwiththeaimspecmml．Tosatisfytheanalysisofwind-inducedresponse,thevelocitytime-historyisnecessaryt0bemmsformedintoloadtime

6、-historyfirstly,andtheresponseforwindresistingdesignmaybecalculatedthen．It啪beseenthatthemcasureofnuraericaisimulati∞ofwind-loadintroducedinthepaperisalsoflexibletoanalyzethewind-inducedresponseofthecanopy刚nlchl他Becausethestructureshavelargewind-inducedvibration,theviscousdampers

7、骶used协controlthewind-inducedvibration．Theresultshowsthatthe{ointdisplacementandaccelerationandtheelementaxialforcehaveapparentecontroleffectespeciallyverticalaccelerationusingtheviscousdampefs．Itcanbes啪thattheeffectoftheviscousdampersisremarkableincontrollingthewind-inducedvibra

8、tionofthecanopy刚nlchl∞s．Parame(zicstlldiesforco