【碩士】開(kāi)敞式拱形波紋鋼屋蓋體型系數(shù)及抗風(fēng)性能研究

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　　【碩士】開(kāi)敞式拱形波紋鋼屋蓋體型系數(shù)及抗風(fēng)性能研究　　授予學(xué)位：碩士　　學(xué)位授予單位：北京交通大學(xué)　　學(xué)位年度：2010　　拱形波紋鋼屋蓋是一種冷彎薄壁輕鋼結(jié)構(gòu)，具有自重輕，剛度小、自振頻率低等特點(diǎn)，因此對(duì)風(fēng)荷載十分敏感。風(fēng)荷載作用的體型系數(shù)和風(fēng)致動(dòng)力性能是開(kāi)敞式拱形波紋鋼屋蓋結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計(jì)必須要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。而目前國(guó)內(nèi)外尚無(wú)相關(guān)技術(shù)規(guī)定，也鮮見(jiàn)相關(guān)研究文獻(xiàn)發(fā)表。缺乏必要的技術(shù)支撐使得這類結(jié)構(gòu)的風(fēng)致破壞事故時(shí)有發(fā)生，所以對(duì)開(kāi)敞式拱形波紋鋼屋蓋結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)性能進(jìn)行系統(tǒng)研究已成當(dāng)務(wù)之急。本文運(yùn)用數(shù)值計(jì)算方法對(duì)這類屋蓋結(jié)構(gòu)的體型系數(shù)及抗風(fēng)性能進(jìn)行模擬分析，主要完成了以下工作：　　1、闡述了大氣邊界層中風(fēng)的特性。介紹了平均風(fēng)的特點(diǎn)及其在我國(guó)規(guī)范中的計(jì)算方法；指出了脈動(dòng)風(fēng)的動(dòng)力效應(yīng)，明確了湍流強(qiáng)度和脈動(dòng)風(fēng)速譜等概念?！　?、在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上，介紹了以平均Navie|-Stokes方程為基礎(chǔ)的湍流流動(dòng)基本方程，并給出了求解平均Navier-Stokes方程的數(shù)值離散形式和離散方法，分析了應(yīng)用不同湍流模型計(jì)算的優(yōu)缺點(diǎn)?；谏鲜鯟FD理論，對(duì)單跨封閉式落地圓弧拱形屋面的體型系數(shù)進(jìn)行了研究，并與規(guī)范給出的這類屋面體型系數(shù)進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了這種分析方法的可靠性?！　?、在CFX軟件中采用RNGk—s模型對(duì)開(kāi)敞式拱形波紋鋼屋蓋進(jìn)行了平均風(fēng)的數(shù)值風(fēng)洞模擬，得出此類屋蓋上的風(fēng)壓分布規(guī)律，討論了柱高、柱距變參數(shù)對(duì)屋蓋風(fēng)壓分布的影響，并進(jìn)一步通過(guò)多參數(shù)正交試驗(yàn)分析的方法，討論了跨度、矢跨比、縱跨比對(duì)此類屋蓋風(fēng)壓分布及體型系數(shù)的顯著性影響，得出影響顯著的參數(shù)，給出了此類屋蓋風(fēng)壓分布體型系數(shù)的建議取值?！　?、開(kāi)敞式拱型波紋鋼屋蓋結(jié)構(gòu)風(fēng)致振動(dòng)響應(yīng)的頻域分析：闡述了隨機(jī)振動(dòng)理論，采用空間殼模型，利用ANSYS中的譜分析模塊，實(shí)現(xiàn)了對(duì)這種結(jié)構(gòu)的風(fēng)振響應(yīng)分析，得出了此類屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)位移風(fēng)振系數(shù)的取值以及位移反應(yīng)功率譜曲線。　　5、拱型波紋鋼屋蓋結(jié)構(gòu)風(fēng)致振動(dòng)響應(yīng)的時(shí)域分析：采用線性濾波法編制MATLAB程序，模擬出了具有隨機(jī)性、時(shí)間相關(guān)性、空間相關(guān)性的脈動(dòng)風(fēng)速時(shí)程序列。在此基礎(chǔ)上采用空間殼模型，利用ANSYS中的瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析模塊，分析結(jié)構(gòu)的風(fēng)振時(shí)程響應(yīng)；最后通過(guò)時(shí)域分析與頻域分析兩種的對(duì)比，驗(yàn)證了兩種分析方法的可靠性。　　

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