大跨环形空腹索桁结构风振响应分析

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1、学校代码：10286分类号：TU399密级：公开UDC：624学号：151071工程硕士学位论文大跨环形空腹索桁结构风振响应分析（学位论文形式：应用研究）研究生姓名：张良尘导师姓名：吕令毅教授杨波高工申请学位类别工程硕士学位授予单位东南大学工程领域名称建筑与土木工程论文答辩日期2018年6月22日研究方向结构工程学位授予日期2018年月日答辩委员会主席史治宇教授评阅人S005138-1、S005138-22018年6月22日硕士学位论文大跨环形空腹索桁结构风振响应分析专业名称：建筑与土木工程研究生姓名：张良

2、尘导师姓名：吕令毅教授杨波高工ANALYSISOFWIND-INDUCEDRESPONSEOFLARGE-SPANANNULAROPEN-WEBCABLE-TRUSSSTRUCTURESAThesisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYZhangLiangchenSupervisedbyProf.LuLing-yiandSeniorEngineerYangBoCollegeofCivilEngine

3、eringSoutheastUniversityApril2018东痛大学学位论文狨創性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下迸行的研宄工作及取得的研宄成果。尽我所知，论，除了文中特别加以标注和致谢的地方夕卜文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果。与我，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：锋Ｈ日期：＞缚多身象南犬学学位论文使用授辍声曜东南大学、《中国

4、学》、中国科学技术信息研究所、国家图书馆术期刊（光盘版）电子杂志社有限公司、万方数据电子出版社、北京万方数据殷份有限公司有权保留本人所送交学位、缩印或其他复制手段保存论文。论文的复印件和电子文档，可以采用影印本入电子文档的一致。除在保密期内的保密论文外＞内容和纸质论文的内容相＊允许论文被查阋和借阅可以公布（包括以电子信息形式刊登）论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布）。（包括以电子信息形式刊登授权东南大学研究生院办理：研宄生签名：师签名：日期—摘要摘要论文题名：

5、大跨环形空腹索桁结构风振响应分析硕士研究生：张良尘导师：吕令毅教授学校：东南大学大跨环形空腹索桁结构具有单位重量轻、跨度大、施工方便的优点，特别适用于大型体育场建筑。由于其柔性较大，在风激作用下易产生较大的振动和变形，风荷载是该种结构设计中的重要控制荷载，处理不当会造成工程结构损伤和破坏，带来重大损失。但我国规范只有针对竖向悬臂型结构的风振公式，对大跨结构没有涉及。目前，大跨环形空腹索桁结构风振响应相关的研究成果较少。本文围绕环形空腹索桁结构的风振响应特性进行了一系列研究，建立了该结构的等效静力响应表达式，

6、为该结构的抗风设计提供了参考。本文主要研究内容和成果如下：运用奇异值分解技术，获得环形空腹索桁结构的初始内力分布，确定其初始构型。建立铰接杆系结构的平衡矩阵，通过其秩判定结构能否施加预应力。推导环形空腹索桁结构的可行预应力，得到其初始内力分布后建立有限元模型。通过计算其静荷载下的位移，验证结构有限元模型的适用性。使用Fluent模拟结构表面风压分布，获得环形空腹索桁结构的体型系数。基于线性滤波器法中的AR模型，在MATLAB中编程模拟具有空间相关性的脉动风速时程。采用Fourier变换获得其模拟风速谱，与目

7、标谱对比以验证模拟效果。最后运用Fluent进行风压数值模拟，从而得到结构上表面各节点所在分区的风荷载体型系数，实现从风速时程到风荷载时程的转换。给出环形空腹索桁结构基于响应的风振系数。运用ANSYS分析结构的自振频率、振型及阻尼等动力特性，并在时域内求解其风振响应，获得结构各节点的位移时程和各单元的内力时程。介绍峰值因子的理论公式，结合环形空腹索桁结构的基频，建议峰值因子取4.1。将响应风振系数概念用于环形空腹索桁结构设计，基于响应时程的均值和根方差，算出CC型（内外环均为圆形）结构的整体位移风振系数为2

8、.05，整体内力风振系数为1.48。建立环形空腹索桁结构等效静风响应的表达式。引入非线性调整系数的概念，建立风振响应均值与平均风荷载下静力响应的关系。考虑不同结构基本风压、初始内力水平、桅杆高度、结构形状的差异，讨论上述参数变化对整体风振系数的影响。参数分析表明，增大基本风压、初始内力水平会使结构的整体风振系数减小，降低桅杆高度也有类似的效果；相对于CC型索桁结构，EE型（内外环均为椭圆）索桁结构的整体风振系数略