落地支承双层圆柱面网壳风振系数实用取值公式研究.pdfVIP

第六届全国现代结构工程学术研讨会 落地支承双层圆柱面网壳风振系数实用取值公式 罗尧治 王彬 (浙江大学建筑工程学院空间结构研究中心，杭州310027) 摘要： 本文针对落地支承双层圆柱面网壳结构，运用频域分析方法，考察各种基本参数在常用变化范围内对风振响应的 影响规律。在此基础上，对计算结果进行总结和归纳，提出了实用风振系数取值公式。 关键词： 双层圆柱面网壳，风振系数，频域分析，实用公式 一、引言 大跨度柱面网壳的自振周期通常与风的卓越周期相近，且阻尼较小，频率密集，对风振效应比较敏感。 结构则尚未有公式可资借鉴。 本文运用频域分析法，对落地支承的双层圆柱面网壳进行风振动力响应分析。结合工程实例，研究了 振型的合理截取，以及CQC和SRSS两种计算方法的对比。并在工程常用范围内建立多个计算模型，进行 参数(跨度、长宽比、矢跨比、地貌类别等)分析，总结出这类结构的风振系数的实用取值方法，以便于 工程应用。 二、风振计算频域法 研究风作用下结构的动力响应，主要有频域法和时域法。相比之下，时域法只能就某一条具体的加速 度谱线进行分析，而且用计算机计算开销较大；而频域法的统计性较强，而且具有计算简单、开销较少等 优点。大跨空间网格结构的非线性成分较少，设计时作为线性体系考虑，尤其适用于频域法的应用。 结构在风荷载作用下的运动方程可以写作： 霉 g 一 膨掰+CⅣ+甄f=P+只(f) (1) 口 叩 M、C、K分别为结构的整体质量矩阵、阻尼矩阵以及刚度矩阵；“、砧、即分别为节点位移、速 度和加速度向量。P为平均风荷载向量，B(f)为脉动风荷载向量。 将U分解为平均风荷载响应即和脉动风荷载响应Ⅳ，其中平均风响应可以通过静力方程求解，以下仅 考虑“。并利用振型分解原理，引入： U=西g (2) 由于网格结构自由度多，往往仅采用西的前rn阶振型，即把西截断为nxm阶，相应地，虿也变成mxl 阶向量。利用膨、C、K的正交性，将(2)解耦为1T1个单自由度方程，其中第j个振型方程为 工业建筑2006增刊 813 第六届全国现代结构工程学术研讨会 田 口 qj+26a}jqj+露qJ=‘(t) (3) 其中，彭、哆分别为第j振型的阻尼比和圆频率，弓(t)=哆r巴(t)为第j阶振型的广义荷载。 结构第i自由度位移的自相关功率谱鼠，(国)可以表示为： ∞ = HHS 缈 (4) 瓯 ，，●、 、I， 。∑一 。∑料 谚豌 西砖 ，』l＼ 、l， 其中，q为第j振型的稳态频率响应函数，q’为其共轭函数，Hj写为： 一(妫。干万丽1 (5) S厅．Fk(缈)表示第j、k振型的广义荷载的相关谱密度函数，表示为 ％(∞)=嘭r[毛∥(∞)]织 Sp,p；(缈)：之掣[170Jil(誓，咒，乙，_，乃，z，，国)瓯(国) (6) 。 _弘zlq“日Dm 数【2】；So(缈)表示风速自功率谱，一般采用Davenport水平风速自功率谱，见下式所示： 2