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大跨度平屋盖结构抗风类型和等效静风荷载研究

作　者: 李明
导　师: 陈波
学　校: 北京交通大学
专　业: 结构工程
关键词: 大跨平屋盖结构结构抗风类型风振响应等效静风荷载
分类号: TU312.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

大跨平屋盖结构是一种典型的大跨度屋盖形式,工程应用广泛。风荷载是该类结构设计的主要荷载之一。现行规范GB—50009中抗风设计条文给出的风荷载风振系数βz计算公式,主要是针对高层、高耸等仅考虑第一阶振型的结构形式,而对大跨度平屋盖结构没有明确给出相关规定。本文选择平面桁架(单跨平面桁架、双跨平面桁架)、张弦桁架以及空间网架四种平屋盖结构形式,研究风荷载、地震作用和结构参数在工程常用的范围内变化时,结构风振响应、地震效应和等效静风荷载的变化规律,提出该类结构的实用抗风设计方法。本文主要完成了以下几个方面工作：(1)系统考虑各参数变化时,四类常用的大跨度平屋盖结构的地震响应与风振响应的变化规律,给出了四类平屋盖结构设计的风振响应与地震效应对比表,可用于结构初步设计,评价结构的控制性荷载。(2)利用风振响应的三分量法的分析方法,对四类平屋盖结构形式进行系统化的参数分析,探讨了该类结构共振响应与背景响应比值随各参数的变化规律,分别给出了这四类结构抗风类型划分的具体划分界限。(3)基于风振响应,研究四类平屋盖的多目标等效静风荷载,将其分为平均风压系数和等效静风荷载脉动风压系数两部分。研究多目标等效静风荷载脉动风压系数峰值Cf(等效于规范推荐用的风振系数与体型系数乘积)随各参数的变化规律,对求得的Cf进行数据拟合,将Cf表示为折算频率的函数；最后得到四类平屋盖的Cf建议公式,供该类结构抗风设计使用。工程应用时,可以根据Cf建议公式快速准确地确定平屋盖的设计用风荷载标准值。

全文目录

致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-12
1 引言  12-18
  1.1 大跨度空间结构迅速发展  12-13
  1.2 现行规范大跨度空间结构抗风设计不足  13
  1.3 大跨度屋盖抗风特性  13-14
    1.3.1 多阶振型参和特性  14
    1.3.2 多等效目标问题  14
  1.4 大跨度结构风振响应及等效静风荷载分析方法研究现状  14-16
    1.4.1 风振响应分析方法研究现状  14-15
    1.4.2 等效静风荷载分析方法研究现状  15-16
  1.5 本文主要工作  16-17
  1.6 本章小结  17-18
2 计算方法和基本理论  18-34
  2.1 结构抗震、抗风类型划分  18-21
    2.1.1 风荷载与地震作用  18-19
    2.1.2 结构风振响应抗风类型  19-21
  2.2 地震响应振型反应谱分解法  21-23
  2.3 风振响应分析  23-31
    2.3.1 背景响应、共振响应定义  24
    2.3.2 背景响应分析  24-26
    2.3.3 共振响应分析  26-31
  2.4 多目标等效静风荷载分析方法  31-34
3 单跨平面桁架抗风类型和等效静风荷载  34-64
  3.1 结构模型的建立和参数化方案  34-36
    3.1.1 单跨平面桁架的基本模型  34
    3.1.2 参数分析方案  34-36
  3.2 结构地震响应和风振响应比较分析  36-41
    3.2.1 结构地震、风振竖向位移响应  36
    3.2.2 结构地震、风振轴力响应  36-39
    3.2.3 结构地震响应和风振响应比较  39-41
  3.3 结构抗风类型划分  41-48
    3.3.1 共振响应与背景响应  41-43
    3.3.2 结构抗风类型划分  43-48
  3.4 多目标等效静风荷载研究  48-63
    3.4.1 结构风振响应分析  49-51
    3.4.2 多目标等效静风荷载荷载分布形式  51-53
    3.4.3 多目标等效静风荷载的计算精度  53-59
    3.4.4 规范推荐用多目标等效静风荷载系数  59-63
  3.5 本章小结  63-64
4 双跨平面桁架抗风类型和等效静风荷载  64-94
  4.1 结构模型的建立和参数化方案  64-66
    4.1.1 双跨平面桁架的基本模型  64
    4.1.2 参数分析方案  64-66
  4.2 结构地震响应和风振响应比较分析  66-71
    4.2.1 结构地震、风振竖向位移响应  66
    4.2.2 结构地震、风振轴力响应  66-68
    4.2.3 结构地震响应和风振响应比较  68-71
  4.3 结构抗风类型划分  71-77
    4.3.1 共振响应与背景响应  71-73
    4.3.2 结构抗风类型划分  73-77
  4.4 多目标等效静风荷载研究  77-92
    4.4.1 结构风振响应分析  77-80
    4.4.2 多目标等效静风荷载荷载分布  80-81
    4.4.3 多目标等效静风荷载的计算精度  81-89
    4.4.4 规范推荐用多目标等效静风荷载系数  89-92
  4.5 本章小结  92-94
5 张弦桁架抗风类型和等效静风荷载  94-124
  5.1 结构模型的建立和参数化方案  94-96
    5.1.1 张弦桁架的基本模型  94
    5.1.2 参数分析方案  94-96
  5.2 结构地震响应和风振响应比较分析  96-101
    5.2.1 结构地震、风振竖向位移响应  96
    5.2.2 结构地震、风振轴力响应  96-98
    5.2.3 结构地震响应和风振响应比较  98-101
  5.3 结构抗风类型划分  101-107
    5.3.1 共振响应与背景响应  101-103
    5.3.2 结构抗风类型划分  103-107
  5.4 多目标等效静风荷载研究  107-121
    5.4.1 结构风振响应分析  108-110
    5.4.2 多目标等效静风荷载荷载分布形式  110-112
    5.4.3 多目标等效静风荷载的计算精度  112-118
    5.4.4 规范推荐用多目标等效静风荷载系数  118-121
  5.5 本章小结  121-124
6 空间网架抗风类型和等效静风荷载  124-150
  6.1 结构模型的建立和参数化方案  124-126
    6.1.1 空间网架的基本模型  124
    6.1.2 参数分析方案  124-126
  6.2 结构地震响应和风振响应比较分析  126-131
    6.2.1 结构地震、风振竖向位移响应  126
    6.2.2 结构地震、风振轴力响应  126-128
    6.2.3 结构地震响应和风振响应比较  128-131
  6.3 结构抗风类型划分  131-135
    6.3.1 共振响应与背景响应  131-132
    6.3.2 结构抗风类型划分  132-135
  6.4 多目标等效静风荷载研究  135-147
    6.4.1 结构风振响应分析  135-138
    6.4.2 多目标等效静风荷载荷载分布形式  138-140
    6.4.3 多目标等效静风荷载的计算精度  140-144
    6.4.4 规范推荐用多目标等效静风荷载系数  144-147
  6.5 本章小结  147-150
7 结论和展望  150-152
  7.1 结论  150-151
  7.2 不足及对今后研究的建议  151-152
参考文献  152-154
附录A  154-158
附录B  158-162
附录C  162-166
附录D  166-169
作者简历  169-171
学位论文数据集  171

大跨度平屋盖结构抗风类型和等效静风荷载研究

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