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基于大跨度结构的风荷载识别方法 　　摘 要： 具有质量轻，柔性大的大跨度结构，在风荷载作用下十分敏感。因此，对此类结构的风荷载识别，成为了这类结构设计的主控荷载之一。目前可以用来对大跨度空间结构的风荷载进行识别的方法主要有以下几种，风洞试验，数值模拟计算和现场实测。但是这些方法都存在一些不足，采用数值模拟引导下的风洞试验方法，可以提高风洞试验的精确度，这是一种较有效的进行风荷载识别的方法 关键词： 大跨度结构；风荷载识别；风洞试验；数值模拟 中图分类号：TB 文献标识码：A doi：10.19311/j.cnki2016.10.090 随着经济的飞速发展以及新型的建筑材料的开发利用，土木工程建造技术也随之得到飞速的提升。为了满足人类多元化的交流、生活需求，需要打造出能提供较大空间的大跨度空间结构。为此空间结构向着，大跨度化、体型复杂化发展。也可以说，在建筑史发展方向上，土木工程的建筑结构在空间上向着高层、高耸、大跨度结构方面发展，在体型上涌现出一批造型独特、外形复杂的建筑物。可以说，建造复杂的、大型的大跨度空间结构往往成为了一个城市发展的需要，往往也能反映出一个国家或城市，在土木工程建造技术水平方面水平及成果 1 大跨度空间结构设计需要考虑的主控因素 随着新材料的利用和新工艺的发展，目前设计的大跨度空间结构常采用的结构形式主要有网架结构、网壳结构、膜结构、薄壳结构、悬索结构、组合结构等结构形式。形态各异的大跨度空间结构广泛应用于建造大型的公共建筑物，如火车站、航站楼、体育场馆、会展中心、影剧院、大型商场、工厂车间等建筑中。这类结构有些共同点，那就是质量轻，阻尼小，柔性大，自振频率较低等。因此该类结构对风荷载作用下的反应非常的敏感。那么，对此类结构的风荷载进行识别设计，成为了这类结构设计的主控荷载之一。我国又是全球少数受台风袭击最严重的国家之一，通过大量资料表明，每年在我国发生的风灾造成了众多的人员伤亡和巨额的经济损失。那么，对这类大跨度空间结构风荷载是控制结构设计的主要荷载之一。在进行结构设计前，对这类结构的风荷载进行有效的识别分析，显得非常的关键 2 大跨度空间结构风荷载作用的特异性 风荷载的识别是进行大跨度空间结构设计、防灾减灾分析的基础。然而，长期以来我国在大跨度空间结构的理论研究方面主要侧重于静力作用下结构的分析，对大跨度空间结构在风荷载作用下的风振反应研究较少。在进行结构设计时使用的风振系数，这些系统往往来源于对高层和高耸结构的风荷载研究中获得。由于大跨度结构与高层和高耸结构的差异性，可以说通过这种方法获得的风振系数精度不高，甚至有些与大跨度空间结构的风振效应甚至是矛盾的。为了能保证结构的安全性，设计人员会选择一个很保守的定义风振系数的数值，这样设计的大跨度空间结构很难实现经济的效果，甚至有可能还会为将来结构的安全埋下了隐患。总的来说，大跨度结构与高层和高耸结构的风荷载差异性体现在如下几个方面 （1）风荷载作用下的结果不同。高层建筑，由于结构层间刚度及整体刚度均很大，那么这类结构在风荷载作用下一般不会出现局部失稳问题，那么这类结构的风荷载设计时，重点放在分析其结构强度及整体变形；对高耸结构而言，虽然整体刚度较小，但是在风荷载作用下，其振动具有很明显的一维特性，结构以顺风向和横风向的振动较为明显，其设计与分析也相对简单一些；对大跨空间结构，此类结构对风荷载作用非常敏感。结构在风荷载作用下表面的风压分布不均匀，甚至有可能使结构出现动力失稳问题 （2）风荷载作用下分析的维数不同。对于大部分高耸结构、高层建筑结构等，这类结构设计时大多可简化为一维受力结构体系。大跨度空间结构，进行风荷载的设计，通常要在时间、空间上全面的分析，其作用是三维的 （3）空间相关性不同。对高层、高耸建筑而言，其高度尺寸远远大于其他方向尺寸，设计时只考虑沿建筑物高度方向的风荷载的相关性，但是设计的大跨度空间结构，其在长、宽、高三个方向的尺寸非常的接近，必须考虑三个方向风荷载的空间相关性 （4）结构分析的节点多。为了增大结构的跨度，大跨度结构内部杆件与杆件之间存在很多节点，其表面体型的复杂性，也决定了结构风荷载在结构不同节点处风荷载分布的不均匀性，所以要对每一个节点周围处的风荷载进行时域、空间的分析才显得有意义 3 常用的大跨度空间结构风荷载识别方法 现代主要是通过研究自然界中的风与建筑物和构筑物的作用效应，来进行结构风荷载的研究。换句话说，结构风荷载研究的重点就是对风与建筑物和构筑物产生的作用效应分析，也就是对这类结构的风荷载效应进行有效的识别。如已经形成的理论有：近地风的紊流效应、钝体空气压力，以及由风荷载引起的结构的风致振动及风振控制的研究。按