大跨度异形屋面法向量的近似计算方法.pdf

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1、E新荣等：大跨度片形屋面法向量的近似计算方法39大跨度异形屋面法向量的近似计算方法王新荣，樊友川，田连英(1．同济大学土木工程学院。上海200092；2．中国电力工程顾问集团中南电力设计院，武汉430071；3．中南大学土木工程学院．长沙410075)【摘要】首先由节点静力平衡获得了给定的大跨度异形屋面法向量的近似计算方法，并针对一球形壳面，将文中方法得到的法向向量计算值与理论值进行对比，验证了文中近似计算方法的有效性与精度，最后以一典型的大跨度波浪形曲面屋盖结构为工程背景，详细介绍了文中方法在工程结构风振计算过程中的应

2、用。结果表明，通过文中方法可方便而有效地获得任意异形曲面屋盖节点的法向量近似值，它简单实用，具有良好的精度。【关键词】大跨度异形屋面；法向量；近似计算方法【中图分类号】TU208．5【文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2012)04—0039—0APPR0Xn僵ATECoMPUrJ’ATIoNMETHOD0FN0RMALVECT0RSFoRALARGE．SPANSPECIALSHAPEDRooFWANGXin—rong，FANYou-chuan，TIANLian—ying(1．SchoolofCivilEng

3、ineering，TonalUniversity，Shanghai200092，China；2．CentralSouthernChinaElectricPowerDesignInstituteofChinaPowerEngi．ConsultingGroup，Wuhan43007l，China；3．ScholofCivilEngi．，CentralSouthUniv．，Changsha410075，China)Abstract：Anapproximatemethodcalculatingthenormalvectorsfo

4、ragivenlarge—spanspecialshapedroofisfirstlyderivedbasedonthestaticequilibriumatitsnodes．thenthenormalvectorscalcu—latedbytheproposedmethodarecomparedwiththeoreticalonesforasphericalshellsurface，sotheef-fectivenessandprecisionoftheapproximatecomputationmethodhaveb

5、eenvalidated．Finally，theappli—cationoftheproposedmethodinwind-inducedvibrationcomputationforengineeringstructuresispresen--tedindetailbytakingatypicallarge—spanwavyshapedroofforengineeringbackground．Theresultsshowthattheapproximatenormalvectorsofa／1arbitraryspeci

6、alshapedroofcanbeobtainedeasilyandeffectivelybytheproposedmethod．Besides，itsprecisionmeetstheengineeringdemand．Keywords：large—spanspecialshapedroof；normalvector；approximatecomputationmethod随着人们对于建筑外形的要求越来越高，标准的(ANSYS)，通过计算节点处支座反力，巧妙地获得了平屋面结构已经不能满足人们对结构审美的要求，于任意自由

7、曲面节点的法向向量的近似值，且精度满足是各种体型怪异的大跨自由曲面建筑不断涌现⋯。工程要求。这些大跨空间结构一般处于大气边界层中湍流度较1计算方法描述高的底部区域，风荷载是它们的控制荷载。在结构抗对于任意一自由曲面结构(如图1所示)，一般来风设计中，风致响应计算尤为关键，但首先需知道说，以下条件是事先给定的：①自由曲面(通常为大跨风荷载的作用方向，即结构的外法向方向，因此精确获屋盖)的形式是(由建筑师)事先确定的；②需要获得得自由曲面上部分节点的法向向量成为了结构风致外法向向量的节点密度也是已知的。于是，其部分节响应分析

8、的关键技术之一。由于这些大跨自由曲面形点的外法向向量可由下述方法来获得。式不一，其外法向向量也无法根据曲面函数直接计算首先，将事先确定的曲面导入ANSYS软件。采用得到。因此，一个简单而有效的计算任意曲面法向shell单元，对于最外层的曲面进行网格划分，划分的向量的方法亟待提出。密度根据所需的节点密度来确定。在各节点