【碩士】開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，因此對風(fēng)荷載十分敏感。風(fēng)荷載作用的體型系數(shù)和風(fēng)致動力性能是開敞式拱形波紋鋼屋蓋結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計必須要解決的關(guān)鍵問題。而目前國內(nèi)外尚無相關(guān)技術(shù)規(guī)定，也鮮見相關(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)致破壞事故時有發(fā)生，所以對開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)值計算方法對這類屋蓋結(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)的特點及其在我國規(guī)范中的計算方法；指出了脈動風(fēng)的動力效應(yīng)，明確了湍流強(qiáng)度和脈動風(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)用不同湍流模型計算的優(yōu)缺點?；谏鲜鯟FD理論，對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)行對比，驗證了這種分析方法的可靠性?！　?、在CFX軟件中采用RNGk—s模型對開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)對屋蓋風(fēng)壓分布的影響，并進(jìn)一步通過多參數(shù)正交試驗分析的方法，討論了跨度、矢跨比、縱跨比對此類屋蓋風(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。　　4、開敞式拱型波紋鋼屋蓋結(jié)構(gòu)風(fēng)致振動響應(yīng)的頻域分析：闡述了隨機(jī)振動理論，采用空間殼模型，利用ANSYS中的譜分析模塊，實現(xiàn)了對這種結(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)計時位移風(fēng)振系數(shù)的取值以及位移反應(yīng)功率譜曲線?！　?、拱型波紋鋼屋蓋結(jié)構(gòu)風(fēng)致振動響應(yīng)的時域分析：采用線性濾波法編制MATLAB程序，模擬出了具有隨機(jī)性、時間相關(guān)性、空間相關(guān)性的脈動風(fēng)速時程序列。在此基礎(chǔ)上采用空間殼模型，利用ANSYS中的瞬態(tài)動力學(xué)分析模塊，分析結(jié)構(gòu)的風(fēng)振時程響應(yīng)；最后通過時域分析與頻域分析兩種的對比，驗證了兩種分析方法的可靠性?！　?

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