浅谈预应力网壳结构的风振响应研究

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1、东南大学硕士学位论文预应力网壳结构的风振响应研究姓名：李志敏申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：孟少平20070301摘要预应力网壳结学校名称：东南大学研究生姓名：李志敏构的风振响应研究摘要导师姓名：孟少平教授预应力网壳结构是将现代预应力技术引入空间网壳结构形成的全新空间结构体系。通过在网壳结构中增设拉索茹施加预应力，能够改善空问网壳结构的受力状态，降低结构内力峰值，增大结构刚度，减小结构挠度．预应力网壳结构不仅具有比传统同壳结构具备更大的跨越能力，而且同等条件下用钢量更省，技术经济指标可观，因此

2、具有良好的应用前景。近年来，国内对该类结构体系开展了较多的研究，其研究涉及到结构的计算分析方法、优化设计理论以及预应力的全过程分析方法等等，但在预应力网壳结构风致振动方面的研究却相对比较薄弱。本文采用随机模拟的时程分析方法，运用风荷载的数值模拟技术获得风荷载时程作为输入，对工程中常用的预应力双层柱面阿壳结构及预应力双层球面网壳结构的风振响应性能进行了大量的参数分析．并在此基础上，进行了适用于两类预应力网壳结构工程抗风设计的实用计算方法研究，给出了各种条件下两类预应力网壳结构的整体风振系数及其随各参数变化

3、的规律。本文主要进行了以下方面的工作：(1)系统总结了目前常用的两类多个互相关随机过程模拟的理论方法，采用MATLAB和VC的混合编程机制，分别编制了利用谐波叠加法和AR法的脉动风速模拟程序。对Bartlett法和Welch法等经典谱估计方法的比较分析表明，采用Welch法进行功率谱估计，精度较高．(2)探讨了预应力双层柱面网壳结构及预应力双层球面网壳结构的自振性能，并比较了预应力大小及是否设置预应力拉索对结构自振性能的影响。分析结果表明，设置预应力拉索后，结构各阶自振频率均有一定程度的减小。而拉索藏加

4、的预应力大小则对其动力特性影响很小。(3)运用随机模拟的时程分析方法，采用本文所编制的脉动风模拟程序，对目前常用的预应力双层柱面网壳结构及预应力双层球面网壳结构的风振性能进行了详细的参数分析。涉及的参数包括矢跨比、跨度、隔壳厚度、长宽比等几何参数，杆件截面尺寸、屋面附加荷载、弹性约束刚度、布索方式、预应力大小等结构参数及基本风速、支座高度、场地类型等风荷载参数．得到了结构各节点竖向位移风振系数的分布及大小随各参数变化的规律。(4)结合参数分析结果，提出了基于最大动响应的方法求得结构的整体位移风振系数，并

5、采用该系数放大平均风荷载，得到结构等效静风荷载的抗风设计方法。通过算例分析，证明该抗风设计方法是合理的，适用于实际工程抗风设计应用；然后以表格形式给出了各参数情况下的结构整体风振系数，并得出了结构整体风振系数随各参数变化的规律。关键词：预应力空间网壳结构。动力特性，风致振动，随机模拟，混合编程，时域法，响应风振系数，整体风振系数，参数分析东南大学硕士学位论文ResearchonWind—inducedVibrationofthePretensionedLatticedShellsSoutheastUni

6、versityByLIZhi-minSupervisedByProf．hmNGShao-pingAbstractThePtetemionedLatticedShellgU-uctme(PLSS)isanwspacestructtweformmingthemodern弘髓蚋掰ingtechnologyinspacelatticedshellstructure．Additionalcablesappliedinlatticedshellsm

7、ctlⅡ℃，prestressingcouldimproveits

8、Stressstate，decreasethemaximalstress，increaseitsstiffnessanddecreaseitsmaximaldeflectionunderserviceloads．Thepretensionedlatticedshellstructurecallnotonlybeusedinlongerspan,butalsobemoleeconomicalthanthetraditionallatticedshellstructure，soitwillcertainly

9、enjoydevelopmentinthefuture．Inthelatestyears，muchmoreresearchWasrelatedtothecalculateanddesignmethod，theoptimaldesigntheoryandtheanalyticalmethodforthewholepres慨mgprocess，butonlyafewinvolvedthewind-inducedvibrationoftbepmt