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一方面由于一些公共建筑对尽可能大的无柱空间,及标新立异的外形的需要,另一方面随着轻质高强新型建筑材料的不断涌现,以及施工工艺的不断提高,使得越来越多的外形复杂的大跨建筑被建筑师所采用。由于这些空间结构柔性大,风荷载是其控制荷载,而目前对这些结构的风载分布和抗风性能的系统研究很少,因此对外形复杂的建筑结构进行这方面的研究具有重要的工程设计意义和进一步学术研究的参考价值。
由于大多数建筑对于风流动表现为钝体形状,故风工程研究的重点是钝体空气动力学。气流在大气边界层中的流动属湍流。关于湍流,很难给出一个完整明确的定义,通常将具有大小不等漩涡的流动称为湍流,建筑物总是在地表边界层内的流场中存在,成为风流动中的障碍物,周围的流场很复杂,由撞击、分离、再附、环绕和漩涡等确定。因此要深入了解流体流动所引起的许多复杂作用,特别是在结构风工程领域,大部分问题无法在理论上完整地解决,必须依赖风洞试验来解决或者获得其必须的气动参数,可以说风洞试验是结构风工程领域不可缺少的研究手段。
本文利用某一刚性模型风洞试验和计算机随机风振响应分析,对该类结构的风压分布和风振系数进行了总结。首先对试验模型进行0-350度的36个风向角下试验中得到各角度下的风压系数分布进行了详细的分析,获得该建筑表面风压分布随风向角变化的规律,并求出各结构各部分最大风压值。
然后利用风动试验得到的风压时程数据,进行各典型角度下随机风振响应分析。并具体介绍其中一个角度下,某些节点上的时程分析结果,最后给出节点的风振系数,为设计提供了参考。
同时由于大部分工程无法做风洞试验,本文利用计算机模拟建筑表面节点的脉动风时程,并在文中对具体算例进行分析,模拟得出其空间节点的脉动风时程并加以验证,为以后的计算机模拟风时程工作提供参考依据。