基于张拉索膜结构的风致动力效应分析

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1、辽宁工程技术大学硕士学位论文张拉索膜结构的风致动力效应分析姓名：孙芳锦申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：殷志祥20060101辽宁工程技术大学硕士学位论文摘要本文对张拉索膜结构的风致动力效应进行了分析研究。张拉索膜结构的风致动力效应主要是指风激动力性能分析问题，即研究膜结构在风作用下的非线性性能和随机响应。本文首先论述了膜结构设计的非线性有限元原理，并对张拉索膜结构进行了初始形态分析和静力分析。然后本文采用线性滤波器法中的AR模型对风速场进行了模拟；之后又结合典型的张拉索膜结构研究了膜结构的自振特性；在此基础上，本文研究了索

2、膜结构在竖向脉动风影响下的风振响应特性，其中分别研究了张拉索膜结构在单独水平风，单独竖向风以及水平风和竖向风共同作用下的振动规律，得出了有关重要结论。最后考虑结构与风的固流耦合作用，用时域分析法研究了索膜结构的抖振响应问题，找出了张拉索膜结构抖振响应的规律及特性。关键词：张拉索膜结构风致动力效应时域分析耦合作用抖振响应辽宁工程技术大学硕十学位论文ABSTRACTResearchonthewind—inducedvibrationofcable-membranestructurehasbeendoneinthispaper．First

3、ofall，nonlinearfiniteelementformulationforthedesignofcable—membranestructureispresented．Theform-findingandstaticbehaviorofthestructureareanalyzedafterwards．Wind-inducedvibrationofcable-membranestructuremainlyreferstothewind—induceddynamicbehaviorsofthestructure，i．e．the

4、non,nearbehaviorsandrandomresponsescausedbywind．ARmodelinlinearfiltertheoryisadoptedtosimulatepulsantwind．Combinedwithsometypicalcable—membranestructures，researchonself-vibrationofthestructurehasbeenconducted．Basedonthepreviouswork．theinfluencecausedbytheverticalwindco

5、mponentonthemembraneroofshasbeenanalyzedintimedomain．Itincludesthevibrationlawsofthestructureunderseparatehorizontalwindcomponent，separateverticalwindcomponentandthecollectivehorizontalwindcomponentandverticalwindcomponent．Significantconclusionshavebeendrawnfromtheanal

6、ysis．Finally，consideringstructure-windcouplinginteraction．researchonbuffetingresponseofcable-membranestructureisdone．Rulesofbuffetingresponseofcable-membranestructurehavebeenfotmdafteranalyzingtheresuks．Keywords：cable—membranestructurewind—inducedvibrationtimedomainana

7、lysisstructure·windcouplinginteractionbuffetingresponse辽宁工程技术大学硕士学位论文1绪论1．1研究背景张拉薄膜结构是张拉结构中最新发展起来的一种形式，它以性能优良的柔软织物为材料，利用柔性钢索或刚性支撑结构将膜面绷紧，从而形成具有一定刚度、能覆盖大跨度空间的结构体系。在设计特点上，膜结构柔性很强，重量很轻，覆盖面积大，外形复杂多变，刚度较小，阻尼小，这些特性就决定了索膜结构对风的高度敏感性。风荷载是索膜结构的主要外荷载，也是引起结构破坏的主要原因。国内外由于风荷载引起结构破坏的

8、实例并不罕见，曾有报道9个大跨度屋盖结构在风速34时屋脊被风吹开造成永久性破坏的例子，如美国佐治亚穹顶在刚刚建成3年后，于1995年在一次强风大雨袭击下有四片薄膜被撕裂【1]，撕裂长度达10余米；2002年世足赛建造的韩国济洲岛体育场