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張拉膜結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載
信息來源:   發(fā)布時間:2016-10-19   瀏覽:

膜結(jié)構(gòu)自重較小,屬風(fēng)敏感結(jié)構(gòu),在風(fēng)荷載作用下易產(chǎn)生較大的變形和振動。對膜結(jié)構(gòu)風(fēng)振過程的研究,目前尚處于起步階段,可借鑒的資料較少。膜結(jié)構(gòu)形態(tài)各異,很難用統(tǒng)一的風(fēng)振動力系數(shù)來描述。對較常用的骨架支承式張拉膜結(jié)構(gòu)和整體張拉式傘形和鞍形索膜結(jié)構(gòu),采用風(fēng)振系數(shù)盧:來考慮結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載作用下可能的最大響應(yīng)與平均風(fēng)響應(yīng)之比,便于工程設(shè)計應(yīng)用;對于形狀復(fù)雜、跨度較大、風(fēng)荷載影響較大的或重要的膜結(jié)構(gòu),應(yīng)通過動力分析或氣彈性模型風(fēng)洞試驗確定風(fēng)荷載的動力效應(yīng)。
    風(fēng)振系數(shù),指將lOmin平均風(fēng)壓系數(shù)轉(zhuǎn)化為瞬時風(fēng)壓系數(shù),同時考慮風(fēng)荷載脈動與結(jié)構(gòu)動力之間的諧振效應(yīng)。風(fēng)振系數(shù)不僅與建筑場地有關(guān),且與結(jié)構(gòu)自振特性有關(guān),很難給出“準(zhǔn)確值”c大型空間結(jié)構(gòu)屬柔性結(jié)構(gòu)體系,自振頻率小,振形密集,以至存在大量同頻率振形,振形間模態(tài)相關(guān)性強(qiáng)。對動力效應(yīng)起作用的頻率多,且低階振形并不一定為主振形,某些高階振形動力效應(yīng)反而大。因此,不能用低階或某階振形頻率確定風(fēng)振系數(shù),需要綜合評價結(jié)構(gòu)整體動力特性,結(jié)合既往相似工程,選取合理值。
    對骨架支承式膜結(jié)構(gòu),風(fēng)振系數(shù)可取1.2 -15;對整體張拉式傘形、鞍形膜結(jié)構(gòu),風(fēng)振系數(shù)可取l 5 -2.0。
    體形系數(shù)。一般膜結(jié)構(gòu)造型獨(dú)特,風(fēng)壓分布十分復(fù)雜,風(fēng)壓體形系數(shù)比較難以確定,通?筛鶕(jù)下列方法選擇:
    1)規(guī)范或資料。對比較標(biāo)準(zhǔn)簡單的膜曲面,如馬鞍形、錐形曲面,可參照已有工程或試驗。當(dāng)張拉膜“主要”形體與規(guī)范相似,如連續(xù)波浪形(脊谷形)、單坡、雙坡、V形等,可參閱規(guī)范并適當(dāng)調(diào)整。當(dāng)形式與規(guī)范一致的剛性膜結(jié)構(gòu),如球面、柱面等,可按照規(guī)范建議選擇。
    2) CFD技術(shù)。對大中型工程,無資料或規(guī)范可參考,可采用CFD技術(shù)。CFD指計算流體動力學(xué),又稱為數(shù)值風(fēng)洞。雖然湍流理論、流固邊界效應(yīng)以及計算方法等尚在深入研究和完善,但國外CFD技術(shù)已成功用于航空、機(jī)械、船舶T業(yè),對飛機(jī)(飛艇)、艦船等進(jìn)行氣動力優(yōu)化設(shè)計,具有足夠科性與實用可靠性。國內(nèi)在CFD理論研究,以及CFD與工程結(jié)合,并與模型風(fēng)洞試驗對比檢驗都做了不少工作。在應(yīng)用CFD時,模擬因素要全面合理,包括建筑尺寸、建筑環(huán)境、大氣邊界層效應(yīng),對數(shù)值模擬結(jié)果要仔細(xì)分析,找出規(guī)律性、應(yīng)用代表性風(fēng)壓分布值。CFD技術(shù)計算風(fēng)壓分布系數(shù),需要時間短,費(fèi)用較低,適合于中型工程設(shè)計、大型工程初步設(shè)計。
    3)模型風(fēng)洞試驗。對大型或特大型工程,一般無規(guī)范可參照,進(jìn)行風(fēng)洞試驗可獲得詳實的風(fēng)壓分布體形系數(shù)。模型風(fēng)洞試驗首先要求模型應(yīng)具有足夠大的比例,并嚴(yán)格按相似律制作,模擬建筑環(huán)境因素以及各種風(fēng)工況。模型風(fēng)洞試驗無疑是確定風(fēng)壓分布系數(shù)最準(zhǔn)確可行的方法,但試驗周期長,費(fèi)用昂貴,一般只適用于大型或重要工程。




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