【碩士】開敞式拱形波紋鋼屋蓋體型系數(shù)及抗風性能研究

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內容簡介

　　【碩士】開敞式拱形波紋鋼屋蓋體型系數(shù)及抗風性能研究　　授予學位：碩士　　學位授予單位：北京交通大學　　學位年度：2010　　拱形波紋鋼屋蓋是一種冷彎薄壁輕鋼結構，具有自重輕，剛度小、自振頻率低等特點，因此對風荷載十分敏感。風荷載作用的體型系數(shù)和風致動力性能是開敞式拱形波紋鋼屋蓋結構抗風設計必須要解決的關鍵問題。而目前國內外尚無相關技術規(guī)定，也鮮見相關研究文獻發(fā)表。缺乏必要的技術支撐使得這類結構的風致破壞事故時有發(fā)生，所以對開敞式拱形波紋鋼屋蓋結構的抗風性能進行系統(tǒng)研究已成當務之急。本文運用數(shù)值計算方法對這類屋蓋結構的體型系數(shù)及抗風性能進行模擬分析，主要完成了以下工作：　　1、闡述了大氣邊界層中風的特性。介紹了平均風的特點及其在我國規(guī)范中的計算方法；指出了脈動風的動力效應，明確了湍流強度和脈動風速譜等概念?！　?、在總結前人研究成果的基礎上，介紹了以平均Navie|-Stokes方程為基礎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)進行了研究，并與規(guī)范給出的這類屋面體型系數(shù)進行對比，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行了平均風的數(shù)值風洞模擬，得出此類屋蓋上的風壓分布規(guī)律，討論了柱高、柱距變參數(shù)對屋蓋風壓分布的影響，并進一步通過多參數(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)，給出了此類屋蓋風壓分布體型系數(shù)的建議取值?！　?、開敞式拱型波紋鋼屋蓋結構風致振動響應的頻域分析：闡述了隨機振動理論，采用空間殼模型，利用ANSYS中的譜分析模塊，實現(xiàn)了對這種結構的風振響應分析，得出了此類屋蓋結構設計時位移風振系數(shù)的取值以及位移反應功率譜曲線?！　?、拱型波紋鋼屋蓋結構風致振動響應的時域分析：采用線性濾波法編制MATLAB程序，模擬出了具有隨機性、時間相關性、空間相關性的脈動風速時程序列。在此基礎上采用空間殼模型，利用ANSYS中的瞬態(tài)動力學分析模塊，分析結構的風振時程響應；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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