基于稳定等效覆雪屋盖静力风荷载计算方法

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1、基于稳定等效覆雪屋盖静力风荷载计算方法摘要：为了避免屋盖结构在暴风雪中发生动力失稳，建立了基于稳定等效的静力风荷载计算方法.采用计算流体动力学方法模拟了屋面积雪漂移现象；根据BudianskyRoth准则判定了覆雪屋盖的动力稳定性；借鉴阵风荷载因子法构建了基于稳定等效的静力风荷载计算方法；最后，对实际双层柱面网壳进行了动力稳定性设计.研究结果表明，强风下覆雪屋盖出现较为明显的失稳阶段，当风速为设计基准风速的1.0倍时，屋盖发生动力失稳，静力失稳计算可得临界风速为35.8m/s，该结果可作为该屋盖设计的动力失稳临界风速

2、.关键词：大跨屋盖；积雪漂移；CFD（computationalfluiddynamics）；极值I型；基于稳定等效的静力风荷载中图分类号：TU312.1文献标志码：AStabilityBasedEquivalentStaticWindLoadsonLargeSpanSnowyRoofsHUANGYouqin1，2，LINJunhong1，2，YUEQizhe1，2，FUJiyang1，2（1.KeyLaboratoryinGuangzhouforStructuralSafetyandHealthMonitoring

3、，GuangzhouUniversity，Guangzhou510006，China；2.EngineeringResearchCenterinCollegesofGuangdongProvincefor17StructuralSafetyandHealthMonitoring，GuangzhouUniversity，Guangzhou510006，China）Abstract：Toavoidthedynamicinstabilityofroofsinsnowstorms，amethodofstabilitybase

4、dequivalentstaticwindloadswaspresented.Snowdriftsonroofsarefirstlysimulatedbythecomputationalfluiddynamics（CFD）method.ThestateofdynamicinstabilityofthesnowyroofisdeterminedbytheBudianskyRothcriterion.Then，thecomputationaltheoryofstabilitybasedequivalentstaticwi

5、ndloadsisconstructedbyreferringtotheprincipleofthegustloadingfactormethod.Finally，thetheoryisappliedtoarealdoublelayercylindricalreticulatedshell.Theresultsshowthatthesnowyrooftakesonevidentinstabilityunderstrongwinds，andwouldbecomedynamicallyunstablewhenthewin

6、dvelocityis1.0timesthebasicwindvelocity.Thecriticalwindvelocityforwindinduceddynamicinstabilityofsnowyroofs，whichis35.8m/sfortheshell，canbeobtainedbystaticstabilityanalysisusingtheproposedmethod.Keywords：largespanroofs；snowdrifts；CFD；type17Iextremevaluedistribu

7、tion；stabilitybasedequivalentstaticwindloads近年来我国发生了多次大规模雪灾，大量屋盖结构在暴风雪中发生倒塌.在2008年的大范围雪灾中，全国共倒塌房屋约35.4万座，损坏约86.2万座，造成经济损失超过1000亿元[1].暴风雪引起的屋盖倒塌事故在其他国家也时常发生[2].大量事故调查表明[3]，许多屋盖倒塌时降雪量并未超过设计限值，而是由于屋面积雪在强风下发生漂移导致局部雪荷载过大，从而引起结构构件相继失稳.目前对于风雪共同作用下屋盖结构的稳定性问题研究得较少.屋盖稳定性

8、设计中，一般按照规范[4]用简单折线形来考虑积雪不均匀分布，并通过基于响应等效的静力风荷载来考虑风效应.文献[56]中通过研究发现，屋面积雪持续漂移将使屋盖的动力稳定性降低，在风速低于设计基准风速时也发生动力失稳.同时，采用基于响应等效的静力风荷载进行稳定性分析不能保证稳定意义上的等效性，得到偏于不安全的结论[7].因此，在暴风雪多发区大跨屋盖