空间箱式桁架受风载作用下的设计与分析

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桁架结构作为一种空间结构,因其形式多样,受力性能好,常见于大跨度的厂房、展览馆、体育馆和桥梁等公共建筑中,长久以来一直称为我国发展十分迅速的一个领域。随着经济社会的不断进步,对于桁架结构的要求也越来越高,从以往的够用、安全到现如今的美观、轻量化,这就需要我们改变以往对于桁架结构的设计思路,转而利用新思维新方法,积极探索新的领域,譬如新材料的应用,飞速发展的计算机技术也使得数值模拟得到可能,这些都为空间桁架结构的应用提供了有利的条件。本文中研究的箱式桁架为一种较为典型的空间结构,具有柔度大、阻尼小的特点,使得结构对于风荷载的作用更加敏感,并且由于本文论述的桁架工作环境为海岛,常年受飓风影响,所以桁架的抗风载设计成为控制荷载。因此,对本文中的箱式桁架进行风振响应分析就显得尤为重要。  本文中对自然风的基本特性进行了简要介绍,紧接着介绍了利用计算机模拟脉动风的两种方法,并分别论述二者的优缺点,最终选择线性滤波法,通过Matlab软件编制了具有空间与时间相关性的多点脉动风风速时程程序,并通过对比模拟风功率谱与目标谱验证模拟程序的可靠性。  根据随机振动理论,将模拟生成的风压荷载施加于桁架结构上,进而得到在随机脉动风作用下的箱式桁架结构的动力响应特性及位移响应和风振系数。对比了在不同跨度对桁架结构风振响应的影响。  目前国内外对于结构在风荷载作用下的影响仅限于校核验证,并没有将其作为桁架结构的控制载荷进行分析研究。本文在对以往结构风载分析研究的基础上,针对结构受特大风作用进行了分析,为今后空间桁架结构受飓风作用下的抗风设计提供了参考。
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