几种常见形体大跨空间屋盖风场风压和等效静风荷载的数值模拟分析

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1、申请上海交通大学硕士学位论文几种常见形体大跨空间屋盖风场风压和等效静风荷载的数值模拟分析本论文受国家自然科学基金项目（编号：11172174）国家自然科学基金项目（编号：51278297）高等学校博士学科点专项科研基金项目（编号：20130073110096）上海市优秀学术带头人计划（编号：13XD1402100）资助学校：上海交通大学院系：船舶海洋与建筑工程学院专业：结构工程班级：B1201093学号：1120109044硕士生：洪荣华指导教师：周岱教授上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院2015年1月上海ADisse

2、rtationSubmittedtotheAcademicDegreeCommitteeofShanghaiJiaoTongUniversityWINDPRESSUREANDEQUIVALENTSTATICWINDLOADSNUMERICALSIMULATIONONTHETYPICALLARGE-SPANROOFSTRUCTURESFundedbyTheNationalNaturalScienceFoundationofChina(No.11172174)TheNationalNaturalScienceFoundat

3、ionofChina(No.51278297)TheDoctoralDisciplinarySpecialResearchProjectofChineseMinistryofEducation(No.20130073110096)ProgramofShanghaiSubjectChiefScientist(No.13XD1402100)RespectivelyByRonghuaHongSpecialty:StructuralEngineeringAdvisor:Prof.DaiZHOUDepartmentofCivil

4、EngineeringSchoolofNavalArchitecture,OceanandCivilEngineeringShanghaiJiaoTongUniversityShanghai,P.R.ChinaJanuary,2015上海交通大学硕士学位论文摘要几种常见形体大跨空间屋盖风场风压和等效静风荷载的数值模拟分析摘要大跨空间屋盖以其造型丰富、材料节省、可利用空间大、适应性强等特点备受青睐，在机场航站楼、展览馆、体育馆、工业厂房等大型建筑中广泛应用。然而此类结构质量轻、跨度大、柔性大、自振频率低，结构对风荷载敏感

5、，风荷载往往是结构设计的控制荷载。风荷载作为一种随机动力荷载，其作用下的结构动力响应计算涉及结构动力学、随机振动、风荷载特性以及风与结构耦合的相互作用。为了便于设计人员掌握风荷载的设计方法，风工程研究者提出等效静风荷载的概念（EquivalentStaticWindLoad，ESWL）。本文从大跨空间结构工程抗风问题出发，阐述了大跨空间结构风压风场数值模拟方法，以架空碟形空间结构为例，分析了风向角、支撑柱高度、上下碟面矢跨比对碟形空间结构风压分布及风致合力的影响；针对大跨拱形屋盖、大跨多折面形屋盖，分析了屋盖风压分布规

6、律；利用MATLAB自编程序实现了基于谐波叠加法的风速时程数值模拟，以此为数值风洞入口边界条件，基于FLUENT软件平台对结构进行非稳态分析，获得结构动力时程风荷载；利用ANSYS软件建立结构有限元模型，结合有限元动力时程分析法，对结构进行风振响应分析；在此基础上，结合结构特定时刻的瞬时风压分布，得到单目标等效静风荷载；给出了多目标等效静风荷载加权组合系数的定义，基于荷载响应相关系数对单目标等效静风荷载进行组合，获得了多目标等效静风荷载；以大跨开敞式拱形屋盖结构和多折面形屋盖结构实际工程为例，计算获得多目标等效静风荷载

7、分布，并与动力时程分析结果进行对比，验证了本文多目标等效静风荷载方法的正确性。关键词：大跨空间屋盖，风压分布，加权组合系数，多目标等效静风荷载第I页上海交通大学硕士学位论文ABSTRACTWindPressureandEquivalentStaticWindLoadsNumericalSimulationontheTypicalLarge-spanRoofStructuresABSTRACTLarge-spanroofsarerichinmodelstylesandadaptable,couldsavematerial

8、s,enhanceavailablespace.Thereforetheyarehighlyfavoredbyfieldofarchitecturaldesignandhaveawiderangeofapplicationsintheairportterminal,galleries,stadiums,industrialplan