大跨度双曲屋盖结构表面风驱雨压力分布研究

强风来临时常常伴有强降雨,雨滴在风荷载的作用下会对结构产生较大的撞击力,并产生了风驱雨作用,加剧了结构所受荷载。但荷载规范中对大跨度屋盖结构的抗风雨设计值尚未给出明确规定。本文采用数值模拟的欧拉-欧拉方法,研究了正方形、矩形、圆形、椭圆形等四种常见大跨度双曲屋盖表面在风驱雨作用下的平均压力分布,并与已有风荷载作用的风洞实验结果进行了对比。研究发现:风雨作用下最不利双曲屋盖投影形状为正方形,其次为矩形;在风雨联合作用下双曲屋盖表面平均压力受到雨压力、风吸力、风压力共同作用,且都是屋盖前端处平均压力系数较大,变化梯度较大。研究得到了不同双曲屋盖风驱雨作用下的平均压力系数及其变化规律,为类似结构的抗风雨设计提供了参考。     

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开合屋盖结构是一种较新的结构形式,能在很短的时间内对可动屋面进行开合操作,使得建 筑物在可动屋面开启或关闭的两个状态下都可以使用. 本文介绍了几种典型的结构形式. 由于屋面可以移动,使得整个结构的设计与常规建筑相差很大,十分复杂. 开合屋盖结构的 设计额外增加了机械系统的设计,而且机械系统又影响着建筑和结构的设计. 可以说,开合 屋盖结构的设计是建筑、结构、机械系统设计三者的统一.     

Experimental studies on the rain noise of lightweight roofs: Natural rains vs artificial rains

Rain noise is often an unpleasant problem that disturbs people’s activities significantly in buildings with lightweight roofs, however, the existing researches are all based on artificial rains in laboratory, while the characteristics of natural rain noise as well as the relationship between actual rain noise and laboratory measurements still need to be explored to fulfill practical demands. This paper first presents two experiments on natural rain noise, revealing that rain intensity is the decisive factor of natural rain noise for heavy rains, and the A-weighted sound pressure level of rain noise caused by heavy rains is proportional to the logarithm of rain intensity. Furthermore, three more experiments on the rain noise with artificial rains are carried out, indicating that differences in rain intensities, fall heights and raindrop size distributions are the factors that cause significant deviation between actual rain noise and laboratory measurements. This total deviation as well as the deviations caused by each factor are then quantified. Finally, a method to predict the actual rain noise of a certain roof using laboratory measurement results is provided, which can be useful in real projects as an effective substitute of experiments using uncontrollable real rains.     

模态加速度法在屋盖结构风致响应分析中的应用

对大跨屋盖结构应用模态加速度法新的表达式改进风致响应计算。推导了结构风致响应分析的模态加速度方法。对一平顶屋盖刚体模型进行了风洞试验，考虑到随机风荷载的空间相关性，试验中利用同步测量的脉动风压和结构模态获得随时间变化的广义力。对屋盖均方根响应进行了讨论，说明了本文所提方法的有效性。     

重庆市浅埋地下洞室安全顶板厚度研究

本文在参考已有资料的基础上, 分析了重庆市浅埋地下洞室安全顶板厚度的影响因素。采用有限单元数值模拟法研究了地基与洞室相互作用下的破坏机制, 以及各影响因素对浅埋地下洞室安全顶板厚度的影响及相关变化规律, 并用逐步线性回归的方法得出了一个能综合考虑各影响因素的安全顶板厚度的预测模型。本文最后还分析了顶拱裂隙对安全顶板厚度的影响。     

连拱式大跨悬挑屋盖抗风气动措施研究

本文对连拱式大跨度悬挑屋盖进行了数值风洞试验,分别探讨了在屋盖悬挑前缘增设通风孔、导流板以及同时布设导流板与通风孔这三种气动措施对悬挑屋盖表面风荷载的影响及其作用机理．研究结果表明,同时布设导流板与通风孔的综合气动措施,能显著影响屋盖结构前缘气流的分离,从而减小屋盖的表面风压,并可减弱屋盖的风致振动．在此类屋盖结构设计中,运用综合气动措施可有效降低屋盖整体的升力系数与弯矩系数,对该类屋盖抗风设计较为有利．     

轴向流中悬臂柔性板流固耦合动力特性研究

论文从理论分析和实验研究两方面对轴向流中悬臂柔性板流固耦合动力特性作了研究.基于板的轴向不可延伸假设,采用Hamilton变分原理,推导了轴向流中悬臂板非线性运动偏微分方程,通过面元法计算悬臂板上下面压力差.采用伽辽金法离散该非线性运动偏微分方程,通过无量纲化物理参数,研究了系统无量纲颤振临界速度,给定流速下悬臂板末端...     

大跨机库桁架屋盖结构原型动力特性的实验研究

通过对跨度为(100+150m)的机库桁架屋盖结构的现场环境激励结构动力特性测试,利用谱分析方法对实测数据进行了分析,得出了结构的自振频率和振型.采用结构分析软件Midas建立屋盖的空间模型,采用特征向量法,得到了该结构的动力固有特性.有限元计算结果与动力试验结果在前3阶基本周期有相同的差异,各自所对应的振型吻合较好.结果表明环境激励下识别出该屋盖的低阶模态,可作为该机库的有限元模型修正和健康监测的基础.     

大跨屋盖结构风振响应主要参振模态确定方法研究

合理选取主要参振模态是保证大跨屋盖结构风振响应计算精度的关键问题。本文以模态空间分布与风荷载空间分布相关性强弱作为选取主要参振模态的依据,考虑到屋盖结构表面风荷载分布的不确定性,提出了通过低阶主要贡献模态间接寻找风荷载强相关高阶模态的思想,首先实现对高阶参振模态数量的缩减。在此基础上,结合低阶参振模态,通过对模态响应方差矩阵的简化处理,构造了其等效矩阵,根据等效矩阵中对角线元素定义了模态参与系数,通过该系数能够方便的实现对主要参振模态的选取。最后,通过国家体育场屋盖主结构的风振响应分析对所提出方法的有效性进行了验证。     

环状折线桁架体育场挑篷结构的性能研究

根据大型体育场的特点和要求,提出一种新型体育场挑篷结构形式.该结构由相邻两榀桁架上下错动而成.分析其固有频率和温度内力分布,表明该结构整体刚度大,温度内力较小,可充分发挥材料的强度.对桁架的榀数、厚度及高差进行参数分析,计算比较用钢量、刚度,验证其具有较大的平面外刚度,并给出合理的设计参数.分析在地震作用下结构内力的分布,说明该结构具有良好的抗震性能.与国家体育场比较,证明该新型结构经济性好,是一种优良的结构形式.