【摘要】：隨著科技的進(jìn)步與新型輕質(zhì)、高強(qiáng)材料的使用,建筑物不斷向跨度越來越大、高度越來越高的方向發(fā)展,導(dǎo)致建筑物的柔度越來越大,自振頻率與結(jié)構(gòu)阻尼也越來越小,結(jié)構(gòu)動力敏感性變大,風(fēng)荷載成為此類結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主控荷載。同時,大跨結(jié)構(gòu)與超高層建筑往往是某區(qū)域的地標(biāo)性建筑,因此有必要對這些建筑的風(fēng)致荷載進(jìn)行深入研究,以確保結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全。 本文以廣州國際會展中心為工程背景建立了風(fēng)效應(yīng)實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng),測試了2008年臺風(fēng)“鸚鵡”登陸時風(fēng)特性及風(fēng)致振動響應(yīng),獲得了有實(shí)際工程意義的大跨結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)的實(shí)測數(shù)據(jù)。采用功率譜峰值拾取法、頻域分解法以及隨機(jī)減量法拾取其振動模態(tài),將實(shí)測結(jié)果與有限元數(shù)值計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對比,評估了數(shù)值計(jì)算的有效性；在時域內(nèi)利用隨機(jī)減量技術(shù)評估了大跨屋蓋結(jié)構(gòu)非線性阻尼比特征,并給出了隨振幅非線性變化的阻尼比的取值范圍；在大氣邊界層風(fēng)洞中對該大跨結(jié)構(gòu)開展同步多點(diǎn)測壓試驗(yàn),在時域與頻域內(nèi)詳細(xì)分析風(fēng)致荷載特性。在相同條件下,對比風(fēng)洞試驗(yàn)加速度響應(yīng)結(jié)果與實(shí)測結(jié)果的差異,評估了風(fēng)洞試驗(yàn)手段的有效性。 通過對某一大跨平屋蓋結(jié)構(gòu)開展6種來流湍流工況下的同步多點(diǎn)測壓風(fēng)洞試驗(yàn),從渦心位置與旋渦作用范圍深入研究了錐形渦的發(fā)生、發(fā)展機(jī)理�；跍y點(diǎn)的脈動風(fēng)壓功率譜特性分析了特征湍流中旋渦脫落特點(diǎn),分析了測點(diǎn)的概率統(tǒng)計(jì)特性,評估了脈動風(fēng)壓的非高斯特性。 本文基于近海岸100米高測風(fēng)塔的現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù),分析獲得了臺風(fēng)登陸時平均風(fēng)速剖面與湍流度剖面。在大氣邊界層風(fēng)洞中重現(xiàn)此臺風(fēng)風(fēng)場與規(guī)范B類風(fēng)場條件,分別對某一體育場剛性模型開展了測壓試驗(yàn)工作,詳細(xì)分析與對比了兩類風(fēng)場條件下大跨屋面風(fēng)荷載分布規(guī)律特征,評估了臺風(fēng)風(fēng)場條件下風(fēng)荷載取值。 對兩個雙曲面大跨屋蓋結(jié)構(gòu)開展了風(fēng)洞測壓試驗(yàn),詳細(xì)分析了雙曲面屋蓋結(jié)構(gòu)體型系數(shù)的變化規(guī)律,并與規(guī)范值進(jìn)行比較。同時以某一大跨度火車站建筑為工程背景,研究其在規(guī)范B類風(fēng)場條件下的風(fēng)致荷載特性,分析了站臺軌道上火車數(shù)量對屋面風(fēng)荷載的影響,基于測點(diǎn)的概率密度函數(shù)討論了峰值因子的取值。 本文基于POD技術(shù)將風(fēng)壓場分解為僅與時間有關(guān)的主坐標(biāo)和僅與空間有關(guān)的本征向量的組合。編制了三角網(wǎng)線性插值法、最近鄰點(diǎn)法、距離反比法和克里金法的Matlab插值法程序,對本征向量進(jìn)行空間插值,實(shí)現(xiàn)了對大跨屋蓋風(fēng)荷載的空間預(yù)測,并從時域、頻域以及統(tǒng)計(jì)特征上對比了4種插值方法獲得的預(yù)測風(fēng)壓的誤差水平。最后介紹了POD縮階技術(shù)結(jié)合CQC法和SRSS法計(jì)算風(fēng)致響應(yīng)的過程,揭示了利用POD縮階技術(shù)能大幅減少計(jì)算工作量。 本文綜合應(yīng)用現(xiàn)場實(shí)測、風(fēng)洞試驗(yàn)與理論分析等手段詳細(xì)研究了大跨結(jié)構(gòu)的風(fēng)致荷載特性及風(fēng)效應(yīng)。研究成果可為大跨結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載設(shè)計(jì)提供依據(jù)。
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【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TU312.1

【參考文獻(xiàn)】

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1 陳曉冬;趙林;王小松;葛耀君;;廣州新光大橋良態(tài)及臺風(fēng)氣候抖振試驗(yàn)研究[J];地震工程與工程振動;2007年04期

2 過靜s，

本文編號：2426591