台风致窗户破坏时大跨度屋面风振响应研究
大跨度斜拉桥颤抖振响应及静风稳定性分析
大跨度斜拉桥颤抖振响应及静风稳定性分析一、本文概述随着交通工程技术的不断发展和创新，大跨度斜拉桥作为现代桥梁工程的重要代表，其在桥梁建设领域的应用越来越广泛。
然而，随着桥梁跨度的增大，其结构特性和动力学行为也变得越来越复杂，尤其是在强风作用下的颤抖振响应和静风稳定性问题，已经成为桥梁工程领域研究的热点和难点。
本文旨在针对大跨度斜拉桥的颤抖振响应及静风稳定性进行深入的分析和研究，以期为提高大跨度斜拉桥的设计水平和安全性提供理论支持和实践指导。
本文首先将对大跨度斜拉桥的结构特点和动力学特性进行概述，阐述其在强风作用下的颤抖振响应机制和静风稳定性的基本概念。
接着，本文将详细介绍大跨度斜拉桥颤抖振响应的分析方法，包括颤振机理、颤振分析方法以及颤振控制措施等。
本文还将探讨大跨度斜拉桥的静风稳定性分析方法，包括静风稳定性评估方法、静风稳定性影响因素以及静风稳定性控制措施等。
本文将结合具体工程案例，对大跨度斜拉桥的颤抖振响应及静风稳定性进行实例分析，以验证本文所提分析方法的有效性和实用性。
本文的研究成果将为大跨度斜拉桥的设计、施工和运营提供有益的参考和借鉴，对于提高我国桥梁工程的设计水平和安全性具有重要的理论意义和实践价值。
二、大跨度斜拉桥颤抖振响应分析大跨度斜拉桥作为现代桥梁工程的重要形式，其结构特性和动力行为是桥梁工程领域研究的重点。
颤抖振，作为一种常见的桥梁振动形式，对桥梁的安全性和使用寿命有着重要影响。
因此，对大跨度斜拉桥的颤抖振响应进行深入分析，对于优化桥梁设计、确保桥梁安全具有重要的理论价值和实际意义。
在颤抖振分析中，首先要考虑的是桥梁结构的动力学特性。
大跨度斜拉桥由于其特殊的结构形式，其动力学特性相较于传统桥梁更为复杂。
在风的作用下，桥梁的振动会受到多种因素的影响，包括桥梁自身的结构参数、风的特性以及桥梁与风的相互作用等。
因此，在进行颤抖振分析时，需要综合考虑这些因素，建立准确的动力学模型。
要关注颤抖振的响应特性。
大跨悬挑屋盖风振响应参与模态分析
第29卷 第5期2007年5月武 汉 理 工 大 学 学 报JOURNAL OF WUHAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY Vol.29 No.5 M ay 2007大跨悬挑屋盖风振响应参与模态分析吴海洋1,梁枢果1,郭必武2(1.武汉大学土木建筑工程学院,武汉430072;2.武汉建筑设计院,武汉430014)摘 要: 根据援巴哈马体育场和援几内亚体育场主看台悬挑屋盖风洞试验数据结果,分析和探讨了采用频域分析法计算大跨度悬挑屋盖风振响应时应考虑的结构模态数和频率范围,得到强风作用下悬挑屋盖结构均方根位移与内力响应随参与计算的模态数和频率范围的变化规律,并从屋盖表面测点风压谱密度的角度解释了这种变化规律。
关键词: 大跨悬挑屋盖; 风洞试验; 风振响应; 参与模态中图分类号: T U 312文献标志码: A 文章编号:1671 4431(2007)05 0089 05Participant Mode Analysis of Wind induced Responses of LargeCantilevered RoofW U H ai yang 1,L IAN G Shu guo 1,G UO Bi w u 2(1.School of Civ il and Building Eng ineering,Wuhan U niversit y,Wuhan 430072,China; 2.W uhan ArchitecturalDesign Institute,Wuhan 430014,China)Abstract: T he mode number and t he frequencies range,which were considered during calculating the wind induced respons es o f lar ge cantilevered roof by using the method of frequency do main,w ere analysed and di scussed,according to the results o f wind tunnel tests of Bahamas and Guinea stadium grandstand cantilevered roofs,and the rules that R M S displacement and RM S inter nal force responses under strong w ind for ce chang ing wit h part icipant modes number and frequencies r ange were obtained,and which could be explained fro m t he point of wind pressure pow er spectrum densities of the measured points on sur face of the roof.Key words: large cantilevered roo f; wind tunnel tests; w indinduced responses; participant modes 收稿日期:2006 12 12.作者简介:吴海洋(1981 ),男,博士生.E mail:wuocean1980@ 大跨度悬挑屋盖是大跨空间结构中最典型的风敏感结构,因其具有跨度大、结构柔、材料轻等特点,致使风荷载成为其结构设计的主要荷载之一。
大跨度平屋面的风振响应及风振系数(精)
第１９卷第２期Ｊ：程山学Ｖｏｌｌ９Ｎｏ２竺：三』旦文章编号：１０００－４７５０（２００２）０２．０５２－０６！翌２些！型２些皇竺窒墅！：坠大跨度平屋面的风振响应及风振系数陆锋，楼文娟，孙炳楠｛浙江太学土木系．杭州３１００２７）摘要：本文在有限元分析的基础上建立了大跨度平屋面结构在风荷载作用下的Ｍ振响应谱分析方法．并采用Ｄａｖｅｎｐｏｒｔ谱和由风洞试验得到的屋盖表面的平均风压分布系数计算了屋面的风振响应及风振系数。
文中还深入探讨了屋面刚度、来流风速及风向等参数对太跨度平屋面竖向风振响应及风振系数的影响。
计算表明：①大跨度平尾面的竖向风振响应丰要是由第一振型所支配，高阶振型对属面板竖向风振响应的影响很小；②屋面刚度及来流风速对人跨度平屋面的轻向风振响应影响比较大，但对位移风振系数的影响不太明显：③在工程设计中，建议粟用位移风振系数来计算大跨度平屋面的等效静力风荷载。
关键词：大跨度平屋面；有限元；谱分折方法；风振响应：风振系数中图分类号：ＴＵ３ＩＩ．３文献标识码：Ａ１前言对于风流场中的屋面结构．由于在檐角处出现本文的主要目的是结合有限元方法推导出大跨度平屋面结构在风荷载作用下的风振响应谱分析方法；然后采用Ｄａｖｅｎｐｏｒｔ谱和由风洞试验得到的屋盖表面的平均风压分布系数来计算这种屋面的风振响应及风振系数：最后通过讨论屋面刚度、来流风速及风向等参数对大跨度平屋面竖向风振响应及风振系数的影响，得出～些有益的结论，为进一步深入研究奠定基础。
来流附面层的分离而引起复杂的绕流现象以及作用在屋面结构上的气动力的复杂性，使得它常常成为风工程研究的主要对象。
许多研究者对某些特定外形的屋面风荷载进行了研究，并做了大量的风洞试验，例如：双坡屋面…、四坡屋面１２１、有女儿墙的平屋面ｐＪ、弧状屋面Ｈ１及柱形和球形屋面【５Ｉ等。
由于这些屋面的跨度相对较小，因此这些屋面基本上可以认为是刚性屋面。
然而，随着屋面跨度的增加，屋面的柔性及风荷载下的动力效应就不容忽视。
建筑论文：风灾致损低矮建筑破坏特征研究及应急评估方法
建筑论文：风灾致损低矮建筑破坏特征研究及应急评估方法本文是一篇建筑论文研究，台风等风灾发生频率高、累积影响严重，当前我国对风灾灾害的危机管理存在种种不足，对灾情评估、灾后救援中涉及建筑物损坏的部分未能提供足够的技术支持，现行的既有建筑物的检测鉴定评估方法不能适用于风灾灾后，因此有必要建立易于实际操作、具有针对性和准确性、符合一般工作习惯的风灾致损低矮建筑物应急评估的方法，为灾后损失评估及赔偿、建筑物管理、建筑物灾后重建提供技术支持，为台风灾害的危机管理及决策提供有力帮助。
其中，对风灾致损建筑物破坏特征的研究是建立风灾致损建筑物应急评估方法的关键。
第一章绪论1.1 台风知识概述.1.1 台风的定义台风（Typhoon）和飓风(Hurricane)均是热带气旋的一种，二者具有相同的性质，仅称谓存在差别。
根据发生地点不同，人们习惯于将发生在国际日期变更线以西或北太平洋西部的热带气旋称为台风，将在北太平洋或大西洋东部的热带气旋称为飓风。
根据一般定义[1]，热带气旋是指生成于热带或者副热带海洋上的大气涡旋，往往同时伴有狂风暴雨，大气漩涡在南半球作顺时针方向旋转，北半球作逆时针方向旋转。
它在围绕自己中心旋转的同时，不断向前移动，其形状像旋转的陀螺边行边转。
热带气旋主要是依靠水汽凝结时释放的潜热而形成和发展起来的。
热带气旋的强度通常根据平均风速划分，其中我国气象局采用 2 分钟平均风速来计算热带气旋中心持续风力，用于划分热带气旋的等级。
我国气象部门采用的具体划分标准如表1-1 所示。
我国通过对热带气旋编号，对发生在经度180 度以西、赤道以北的西北太平洋和南海海面上的中心附近最大平均风力达到8 级或以上的热带气旋进行命名。
按照热带气旋生成的先后顺序，编号中前两位为年份，后两位为热带风暴在该年生成的顺序，如1302即2013年第2 号热带风暴，当它经持续发展、成为台风时，就称为1302 号台风；当热带气旋衰减为热带低压或变性为温带气旋时，则终止其编号。
大跨空间结构风振响应及其计算与试验方法
大跨空间结构风振响应及其计算与试验方法大跨空间结构的风振响应是一项重要的研究课题，在建筑工程中具有广泛的应用。
本文将从以下几个方面介绍大跨空间结构的风振响应及其计算与试验方法。
一、大跨空间结构的风振响应。
大跨空间结构的风振响应主要由结构的自振、空气动力效应、非线性效应等多个因素综合影响而决定。
其中，自振是指结构本身的固有振动形式，一般来说，自振频率越低，结构越容易受到风振的影响。
空气动力效应是指空气对结构的作用力，包括气动质量、气动阻尼和气动弹性等效应。
非线性效应是指结构在受到较大风荷载作用下发生的非线性变形，可能导致结构出现非线性现象。
二、大跨空间结构风振响应计算方法。
目前，大跨空间结构的风振响应计算方法主要分为理论计算方法和数值计算方法两种。
1.理论计算方法。
理论计算方法包括自振理论、气动力学理论和结构力学理论等。
其中，自振理论是指利用结构的固有振动形式计算结构受到风力作用时的响应，常用的有单自由度系统理论和多自由度系统理论。
气动力学理论是指利用空气流场理论计算结构所受到的气动载荷和空气动力效应等，常用的包括雷诺平均Navier-Stokes方程模拟、计算流体动力学模拟等。
结构力学理论是指利用结构力学理论计算结构在受到风力作用时的振动响应，常用的包括有限元法、边界元法等。
2.数值计算方法。
数值计算方法是在计算机上对结构进行数值模拟，主要包括有限元方法、边界元方法、网格方法等。
三、大跨空间结构的风振响应试验方法。
大跨空间结构的风振响应试验方法是通过对建筑物在实际风场中的振动响应进行测试和分析，以验证计算结果的正确性和可靠性。
常用的大跨空间结构风振响应试验方法包括地震台振动试验和风洞试验等。
地震台振动试验是在地面上搭建实验平台，通过将振动台震动来模拟风作用下的结构振动响应。
风洞试验是指将建筑物的物理模型放置在风洞中进行试验，通过风洞中的风场来模拟实际风场，以测量结构在风作用下的响应。
此外，近年来还出现了一种新的非接触式动态测量技术，即激光测振技术，它能够实时监测大跨空间结构在风作用下的振动响应情况。
大跨度桥梁风振响应问题的研究
度 的不断 增加 ， 上一 些新 型轻 质 高强 建筑 材料 的 应 加 用 ， 一 步增 加 了桥 梁 对风 的敏 感性 ， 进 使桥 梁 的风振
问题 更加 突 出 。 因此 ， 究桥 梁 风致振 动 的机理 ， 研 减小
分析 是很 困难 的 ． 但用 随机 振动 中常 用 的功 率谱 分 析
１１ ８ ８年 ，苏格 兰 的 Ｄ ｙ ｕｇ ｂ ｅ ｒｂ ｒｈＡ ｂ ｙ桥 首先 因为风 的
桥梁 的风振 响应 ， 保证 桥梁 的安 全 工作 成 为当前 桥 梁
风工 程研 究 的重 点 问题 。 表 １ 风 毁桥 梁一 览表
作 用 而 遭 到破 坏 ， 随后 到 １４ ９ ０年 ， 继 有 １ 相 １座桥 梁 也 因风 的作用 而遭 到破坏 （ 见表 １ 。但这 些 事故都 没 ）
振。
风作 用 的 。在 任何 风 速下 ． 梁都 受 到 抖振 力 和 自激 桥
力 的作 用 ， 风 速较 小 时 ， 当 自激 力 很 小 ， 起 控 制作 不
２ ２ 风 振 的理论 分 析 ．
用 ， 梁就 发 生抖振 ． 桥 当风 速增 加 到一 定程 度 时 ， 自激 力逐渐 发 散 ， 主导作 用 ． 起 桥梁 就会 发 生颤 振 。 （） １
收 稿 日期 ： ０６ ０—４ ２０ —４ ２
作者简介 ： 阎彤野 （９ ５ ）男 ， 江台州人 ， １７一 ， 浙 工程师 ， 主要从事 工程
结构 质 量 监督 工 作
２ 桥 梁的风 振 形式 及理 论 与实例 分析
２ １ 风振 形式 分 类 ．
自然风 的 运动 是一 个复 杂 的随机 过 程 ， 它引起 由 的桥 梁 的风 振形 式 也是 多种 多样 的 。 一般 分 为气 动 弹
大跨屋盖结构风致振动(精)
强/台风场作用下大跨屋盖结构风致振动的原型实测及风洞试验研究项目批准号：90715025项目类别：培育项目执行期：2008.01-2010.12 项目负责人及单位：傅继阳研究员暨南大学研究进展：一、研究计划要点①在广州国际体育演艺中心上安装风速仪、加速度传感器和风压传感器等实测所需的仪器设备，利用远程控制技术建立起大跨屋盖结构的台风风场特性与结构风振响应远程实时同步监测网络，选择适当时机进行现场实测，并及时分析数据。
②实施广州国际体育演艺中心的刚性模型的风洞多点同步测压试验，计算出结构的风振响应和等效静力风荷载。
③将广州国际体育演艺中心的原型实测结果、风洞试验及数值分析结果进行比较，以验证风洞试验及数值分析方法和结果的合理性与准确性，总结出相关的规律和特征，并在此基础上提出改进风洞试验模拟方法和数值分析方法的措施。
二、研究进展1. 广州国际体育演艺中心（NBA ）屋盖风压分布特性及风致响应研究。
以NBA 场馆为案例，进行了刚性模型多点同步测压风洞试验。
试验模型的几何缩尺比为1: 200，在其上表面及4个侧立面共布置了629个测压点，试验以36个风向角在B 类地貌湍流边界层的来流条件下进行。
本项目分析了NBA 场馆的风压分布特征，并将风洞实验所测得的数据结合结构有限元模型计算了结构风致响应，包括以下主要研究内容和基本结论：①对屋盖风压分布特征分析按照广州地区50年重现期的基本风压0.50kN/m2考虑，屋盖结构的极值正压出现在东立上部距地面高度24m 的幕墙位置，极值正压为1.422kN/m2，这表明东立面东侧的低矮附属建筑物可能对幕墙风压产生不利影响；极值负压出现在屋盖上表面，为-2.501kN/m2。
②采用完全二次型相关法（CQC ）计算了结构的风致响应。
结构共有4270个有限元节点，单节点按6个自由度考虑。
首先采用测点风压影响系数矩阵将风洞测压试验所得到的风压时程转化为作用于有限元节点上的风荷载，然后在频域采用CQC 方法计算出结构的风致位移响应，需要说明的是，为了提高计算速度，本项目采用了有关文献中提出的与CQC 方法完全等价的快速算法（谐波激励法）。
大跨空间结构风振响应及其计算与试验方法
大跨空间结构风振响应及其计算与试验方法大跨空间结构风振响应是指当大跨度的建筑或结构面对风荷载时，由于风压和风速的变化，结构发生的振动现象。
由于大跨空间结构的特殊性，其风振问题一直是结构设计中的关键问题之一、本文将介绍大跨空间结构风振响应的计算与试验方法。
大跨空间结构的风振问题主要表现为以下几个方面：首先是结构的自振动，即结构在固有频率下的振动，这种振动一般会导致结构的破坏。
其次是梁和柱的流固耦合振动，即当结构受到风荷载时，结构的振动会使周围的空气流动，而流动的空气会影响结构的振动。
最后是涡激振动，即由于风流经过结构的边缘和角部产生涡激振动，这种振动一般会导致结构的疲劳破坏。
为了准确计算大跨空间结构的风振响应，通常使用有限元分析方法。
该方法将结构离散为许多小的单元，在每个单元上计算其振动方程，然后通过计算每个单元的振幅和相位来求得整个结构的振动响应。
在进行有限元分析时，需要根据结构和流体的特性选择适当的模型和材料参数。
另外，为了验证计算结果的准确性和可靠性，通常进行风洞试验。
风洞试验通过在减小尺度的模型上模拟大气流动，观察模型的响应，从而得到实际结构在实际工况下的响应。
风洞试验通常包括三个步骤：首先是选择合适的试验模型和测量仪器，其次是进行模型的预处理和准备工作，最后是进行试验和数据处理。
通过对模型的响应进行分析和比较，可以评估结构的风振响应并优化结构设计。
总之，大跨空间结构的风振响应是结构设计中一个重要的问题。
通过使用有限元分析和风洞试验方法，可以准确计算和验证结构的风振响应，从而提供可靠的结构设计依据。
大跨屋盖结构风致破坏及其加固对策
大跨屋盖结构风致破坏及其加固对策大跨建筑结构体系可分为屋盖结构、支承结构和基础[1],其中，屋盖结构由于跨度大，受力复杂，容易造成风致破坏。
大跨屋盖从结构体系角度可分为平面杆系结构、空间杆系结构、悬索体系和膜结构；根据屋盖结构的刚度大小又可分为刚性屋盖结构、非大变形屋盖结构和大变形柔性屋盖结构等3类[2].大跨屋盖结构1据统计，全球每年至少产生80多个风力达8级以上的热带气旋。
这些气旋导致国内外大跨屋盖结构破坏时有发生：文献[3]介绍了英国一座体育馆的独立主看台悬挑钢屋盖，在风荷载作用下，由于内外风压共同作用，导致屋盖石棉板被掀起；XX年，台风“云娜”在浙江温岭登陆，温岭市体育馆主馆和副馆的顶部，被风撕开约30多平方米的口子，丽水市体育馆屋顶被掀[4].近年来，受全球气候变化的影响，大跨屋盖风致灾害有进一步加剧趋势。
因此，研究大跨屋盖结构风致破坏及其加固措施具有重要意义。
大跨屋盖的风荷载分布大跨屋盖结构主要承受平均风和脉动风作用，平均风可等效为静力，脉动风为动力[5].大跨屋盖结构就其屋盖内表面是否直接受到风荷载作用而言，可以分为四周封闭体型和整体敞开体型[4].封闭体型只需考虑上表面的风压，而敞开体型必须同时考虑上下表面风荷载，并以其合力作为设计荷载。
封闭体型和敞开体型大跨屋盖结构的风荷载分布特征不同，由此造成的屋盖破坏特征也不同。
封闭体型大跨屋盖结构的风荷载特征平屋面是封闭体型大跨屋盖结构中最基本的形式，对于平屋面，当风遇到其尖锐的屋面棱角时，会产生流动分离，分离层形成离散的旋涡。
在旋涡中存在很大的逆压梯度，导致在气流分离处出现极大负风压。
当风向同分离线垂直时，会沿着分离线形成一个柱状涡[4]。
当风倾斜的吹向分离线时，会形成2个锥形涡。
在柱状涡和锥形涡的作用下，迎风边缘会存在极大的负风压；而在其他区域由于尾流作用，风压较小。
因此，一般屋面板的破坏均发生于此。
敞开体型大跨屋盖结构的风荷载特征悬挑屋盖是敞开体型大跨屋盖结构中比较常见的结构，而平看台挑蓬为该类结构的最基本形式，对于平看台挑蓬而言，当风向垂直于分离线时，由于分离作用会形成柱状涡[4]，产生很大的负风压。
屋面风荷载设计的探讨和建议
屋面结构的设计一般仅考虑自重、雪载、施工荷载，而风的作用常被忽略。
这是因为在许多场合下，认为风荷载的影响不大或风引起的吸力对屋面结构有利。
实地调查结果表明，大型现代建筑在风作用下整体被破坏的例子并不多见，但其局部表面饰物脱落或屋面局部被掀开以致整个屋面遭受风荷载破坏的例子却时有发生。
尤其是受到台风、大风袭击致使整个屋面遭受风荷载破坏事例更多。
一、一些破坏事例1．2004年14号强台风“云娜”2004年8月12日，14号强台风“云娜”在浙江省温岭市石塘镇登陆，台风登陆时中心气压950百帕，台洲椒江大陈最大风速达58.7m/s，大大超过12级台风36.9m／s的上限，台州市所有市县区都观测到12级大风，10级风圈达180公里，其风速之大，杀伤力之强，为浙江省历史上所罕见。
直接经济损失181.28亿元。
黄岩江口粮库屋顶、路桥区金清蓬街两镇2.7万亩蔬菜大棚被掀翻, 驱车城乡不时可见被掀翻的房屋和倒坍的广告牌。
2．2002年16号台风2002年9月7日中午12时，平阳县南麂岛出现了56.7m/s的大风，洞头和乐清也分别出现了43m/s和38m/s的当地最大风速。
从9月7日凌晨到晚上11时，温州平均降雨量达到137.4mm。
苍南县马站镇降雨量超过250mm。
金乡镇全镇还有30多间房屋和两间厂房倒塌，初步估算损失超过3000万元。
房子屋顶被台风掀翻，坍塌部位在楼梯间，从四楼到一楼露出一个大洞。
几乎所有出事房子都是近几年建造的新房，目前全镇发现这样死亡有5人。
3．河南省体育馆遭9级风破坏体育中心东罩棚中间位置最高处铝宿板和固定槽钢被风撕裂并吹落100m ，三副30㎡的大型采光窗被整体吹落，雨蓬吊顶吹坏。
而且大部分破坏都是由于负风压所引起的，从图上看来，屋面板给掀了，主体结构好像没什么大碍？根据当初的设计要求，河南省体育中心应能抵抗10级以下大风。
按照当天气象局一观测点的观测，通过观测点的大风最高时速达24.7m/s。
大跨屋盖结构风致抖振响应研究
·３８·土木工程学报２００６焦的相干函数考虑了沿跨度方向气动力之间的相关性能，在此基础上对一个拱形悬挑屋盖体育场结构进行分析［３】。
Ｓｕｚｕｋｉ（１９９５）将风洞试验得到的大跨度屋盖上非定常风压力输入有限元分析软件——ＡＤＩＮＡ中进行时程计算［引，采用了Ｎｅｗｍａｒｋ积分法计算结构的风致响应。
Ｕｅｍａｔｓｕ（１９９７，１９９９）利用模态力法研究平屋盖的风振响应舯】，计算屋盖结构的位移及弯矩，但仅考虑了第一阶模态的贡献。
本文以一实际工程结构为背景，介绍了大跨度屋盖结构非定常风荷载试验方法及抖振响应的计算方法。
为获得屋盖表面风压的时空特性，采用多通道测压系统扩大同步测压点的数目，对结构刚性模型上所有测点的风压进行了同步测量，以此为基础构造了用于频域计算的非定常气动力谱；进一步用ＣＱＣ法计算屋盖结构的风振响应，考虑了多模态及模态间的耦合影响。
最后对计算结果进行分析，得到了一些有价值的结论。
１风洞试验方法以上海铁路南站工程为背景来说明本文方法。
上海铁路南站工程主结构平面投影为圆形，中部呈圆锥状，墙体外周悬挑部分略为上翘（图１）。
整个屋面结构由１８根Ｙ形主梁支撑，主梁支撑在内外两圈柱子以及直径为２６ｍ的中心内压环上。
外柱以内屋盖为封闭结构，跨度２２４ｍ，屋顶最大高度４２．０ｍ；外柱的周边为悬挑部分，悬挑屋盖在水平面上的投影宽度为２１．４ｍ。
图１上海南站工程屋面Ｆｉｇ．１ＲｏｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＳｈａｎｇｈａｉＳｏｕｔｈＲａｉｌｗａｙＳｔａｔｉｏｎ风洞测压试验是在同济大学土木工程防灾国家实验室的ＴＪ一３大气边界层风洞中进行的。
刚性模型（图２）用有机玻璃和ＡＢＳ板制成，具有足够的强度和刚度。
模型的几何缩尺比为１１２００。
建筑所在的位置属于Ｂ类地貌，按照文献［７］的方法模拟Ｂ类风场，重点模拟了结构高度范围内的紊流特性。
同时试验还模拟了９６０ｍ直径范围内的周边主要建筑，以考虑风荷载干扰效应。
大跨屋盖结构风致破坏及其加固对策
大跨屋盖结构风致破坏及其加固对策大跨建筑结构体系可分为屋盖结构、支承结构（墙和柱子等）和基础[1],其中，屋盖结构由于跨度大，受力复杂，容易造成风致破坏。
大跨屋盖从结构体系角度可分为平面杆系结构（包括桁架、拱等）、空间杆系结构（包括网架结构、网壳结构等）、悬索体系（包括单层索系等）和膜结构；根据屋盖结构的刚度大小又可分为刚性屋盖结构、非大变形屋盖结构和大变形柔性屋盖结构等3类[2].大跨屋盖结构1据统计，全球每年至少产生80多个风力达8级以上的热带气旋。
这些气旋导致国内外大跨屋盖结构破坏时有发生：文献 [3]介绍了英国一座体育馆的独立主看台悬挑钢屋盖，在风荷载作用下，由于内外风压共同作用，导致屋盖石棉板被掀起；2004年，台风“云娜”在浙江温岭登陆，温岭市体育馆主馆和副馆的顶部，被风撕开约30多平方米的口子，丽水市体育馆屋顶被掀[4].近年来，受全球气候变化的影响，大跨屋盖风致灾害有进一步加剧趋势。
因此，研究大跨屋盖结构风致破坏及其加固措施具有重要意义。
1 大跨屋盖的风荷载及其分布1.1大跨屋盖的风荷载分布大跨屋盖结构主要承受平均风和脉动风作用，平均风可等效为静力，脉动风为动力[5].大跨屋盖结构就其屋盖内表面是否直接受到风荷载作用而言，可以分为四周封闭体型和整体敞开体型[4].封闭体型只需考虑上表面的风压，而敞开体型必须同时考虑上下表面风荷载，并以其合力作为设计荷载。
封闭体型和敞开体型大跨屋盖结构的风荷载分布特征不同，由此造成的屋盖破坏特征也不同。
1.2封闭体型大跨屋盖结构的风荷载特征平屋面是封闭体型大跨屋盖结构中最基本的形式，对于平屋面，当风遇到其尖锐的屋面棱角时，会产生流动分离，分离层形成离散的旋涡。
在旋涡中存在很大的逆压梯度，导致在气流分离处出现极大负风压。
当风向同分离线垂直时，会沿着分离线形成一个柱状涡[4]（见图1）。
当风倾斜的吹向分离线时，会形成2个锥形涡（见图2）。
在柱状涡和锥形涡的作用下，迎风边缘会存在极大的负风压；而在其他区域由于尾流作用，风压较小。
台风地区大跨度张弦结构屋面抗风设计与施工
台风地区大跨度张弦结构屋面抗风设计与施工论文
《台风地区大跨度张弦结构屋面抗风设计与施工论文》
我国大部分太平洋沿岸地区都属于台风路径，受到台风影响，其中以台风作用下大跨度张弦结构屋面的抗风性能为关注焦点。
本文旨在通过对抗风设计理论与可行性评估，实现台风地区大跨度张弦结构屋面的抗风设计与施工。
首先，在进行抗风设计之前，我们需要考虑抗风设计原则，例如减少重心的偏移、加强节点的抗拉性能及承载能力、设计适宜的构件几何形状。
其次，需要通过将可行性评估与抗风设计方案结合运用，考虑地理环境因素及台风历史作用情况，确定抗风设计方案，如屋面覆盖物及抗风构件的加固方法等。
最后，需要结合此抗风设计方案，根据台风地区的抗风施工规范来施工，以确保抗风性能的最佳效果。
综上所述，针对台风地区大跨度张弦结构屋面的抗风设计与施工，主要涉及抗风设计理论、可行性评估、抗风设计方案和台风地区抗风施工规范，确保屋面结构具备足够的抗风性能，以保障建筑物安全。
台风吹破玻璃的原理
台风吹破玻璃的原理台风是一种强烈的气象现象，它会带来巨大的风力和降水量，在它的路径上会给建筑物、树木和其他物体带来严重的破坏。
其中之一就是台风吹破玻璃。
玻璃是一种坚固而且透明的材料，它由熔化的二氧化硅、碱金属和石灰组成。
这种组合赋予了玻璃优异的物理特性，包括高硬度、透明度和抗湿气侵蚀的能力。
然而，在遇到强风如台风时，玻璃仍然有可能被打破。
在台风中，玻璃破碎的原理可以归结为以下几点：1.风压力：台风中的风速极高，每小时可达到100公里以上。
高速的风会施加巨大的压力在建筑物的表面上，其中包括窗户和窗玻璃。
尤其在台风中心经过的时候，风压力非常大。
这种高压力下的风力作用直接作用在窗玻璃上，会给窗户施加很大的力量，导致玻璃断裂。
2.风卷弯：台风中的风力不仅有直接的压力，还有旋转的力量。
它不仅会对窗户表面产生压力，还会将玻璃呼风带走。
当玻璃受到大风的影响时，窗户会受到风的卷曲作用，从而扭转和变形，进而导致玻璃破碎。
3.风力的振动：在台风中，高速风流经窗户表面时会产生振动。
这种振动会对窗玻璃产生不均匀的力量分布，从而导致玻璃破裂。
当玻璃受到振动影响时，其中一部分玻璃可能会撞击窗框或其他物体，产生裂痕并扩展，最终导致玻璃破碎。
此外，台风带来的降水量也会影响玻璃的破碎。
降雨会使窗户表面湿润，从而改变了玻璃表面的摩擦系数，使风对玻璃的作用更容易产生滑动，从而增加了对玻璃的冲击力。
为了减少台风对建筑物玻璃的破坏1.使用抗风压玻璃：抗风压玻璃是一种强化的玻璃，它具有较高的抗压能力，可以抵抗台风带来的压力。
这种玻璃不易破损，可以减少受到台风的影响。
2.安装抗风框架：在台风地区，可以安装抗风框架来加强窗户的抵抗能力。
这样可以提高窗户的稳定性，减少窗玻璃受风力作用的影响。
3.加强窗户连接：窗户和建筑物之间的连接也是防止窗玻璃破碎的关键。
确保窗户与建筑物有足够的连接点和强固的施工，可以提高窗户的稳定性，减少窗玻璃的破损风险。
总之，台风吹破玻璃的原理主要是风的压力、风的卷弯和风力的振动等因素的综合作用。
台风对建筑结构和房屋安全的考验与应对
台风对建筑结构和房屋安全的考验与应对随着气候变化的加剧，台风频发成为一个全球性的气候问题。
台风的来袭给建筑结构和房屋安全带来了严重考验，因此，应对台风的挑战成为了建筑领域的重要议题。
本文将探讨台风对建筑结构和房屋安全造成的影响，并探讨相应的应对策略。
一、台风对建筑结构的考验1. 风压台风带来的狂风对建筑结构产生了巨大的风压。
当风速增大时，风压也随之增加，对建筑物外墙、门窗等外部构件产生巨大冲击。
不合理设计和材料强度不足会导致建筑物变形、局部倒塌，严重情况下甚至出现全局性坍塌。
2. 风载荷台风风力带来的载荷对建筑物结构构件的承载能力提出了极高要求。
在台风中，强风作用下建筑物结构存在高频振动和低频共振等现象，容易导致结构疲劳、震颤或破坏。
因此，建筑物结构的稳定性和抗风能力是保障房屋安全的重要因素。
二、台风对房屋安全的考验1. 屋顶瓦片的稳定性台风中极强的风力容易造成房屋屋顶瓦片的脱落或损坏，进而导致雨水渗漏或屋顶结构受损。
为了提高屋顶瓦片的稳定性，需要选用轻量化的材料，并采用适当的固定措施，确保其在台风中能够承受风力的冲击。
2. 窗户和门的抗风能力窗户和门作为建筑物与外界隔离的界面，其抗风能力对房屋安全至关重要。
在台风来临之前，应及时关好窗户和门，确保其紧闭并能够抵御强风的冲击。
合理的设计和安装防风窗，也是提高抗风能力的一种有效措施。
三、应对台风的策略1. 强化建筑结构设计在选择建筑结构设计方案时，要考虑台风的特殊气候条件，采用抗台风设计标准。
增加建筑物的刚度和抗风能力，提高结构的稳定性。
合理选用材料，确保其抗风性能和耐久性。
2. 建筑物外墙的加固加强建筑物外墙的抗风能力，使用抗风砖或其他坚固的材料进行加固。
同时，通过合理的外墙结构设计，减少风压的直接作用，降低外墙结构的压力。
3. 选用适合的窗户和门对于窗户和门的选择，应优先选用具备抗风能力的产品。
例如，采用防风窗或者双层玻璃窗，加强其抗风性能，减少风力对室内的冲击。
极端非良态风环境下大跨度桥梁风振与控制关键技术及应用
极端非良态风环境下大跨度桥梁风振与控制关键技术及应用说到大跨度桥梁，大家可能会想到那些跨越大江大海的庞然大物。
桥梁可不只是铁塔钢筋那么简单，它们是技术的结晶，是人类智慧的体现。
可是，大家知道吗？这些桥梁在极端风环境下可真是不好过。
风一来，它们就像风筝一样摇摆不定，甚至有的桥梁因为风的压迫发生了“风振”现象，这可不是个小问题。
你可能想，风这么轻，怎么就能把一座桥弄成这样？可事实却是，风力大到足以让桥梁产生剧烈的振动，严重的甚至会影响桥梁的安全性。
说白了，风振就是风通过桥梁时，迫使它晃来晃去的现象。
想想看，那些高空的大桥，如果没有合适的控制措施，风一刮起来，谁敢过桥？那可得小心了。
那问题来了，怎么解决这个问题？别急，这就得讲讲“风振控制”的技术了。
咱们的科学家可没闲着，他们可真是费尽心思，想了各种办法来应对这个棘手的问题。
得从桥梁的设计入手，什么“气动设计”，什么“流场优化”，听起来就像是高深莫测的黑科技。
其实简单来说，就是桥梁在设计的时候，特别是大跨度的桥梁，设计师们会考虑风对桥梁的影响，比如让桥的外形更流线型，减少风的阻力，让风在桥梁上方更平稳地流过。
可别小看了这些小小的设计改动，真的是能大大减少风对桥梁的影响。
要是设计不当，桥梁可能就得被风玩弄得像纸飞机一样，风一刮，桥就摇啊摇，危险可就来了。
不过，光是设计优化可不够，咱们还得用点更“高大上”的技术手段。
这时候，“风振控制技术”就闪亮登场了！这些控制技术可是桥梁的“保镖”，它们会实时监控风的强度、方向，甚至可以自动调节桥梁的结构，确保桥梁不被风弄得东倒西歪。
比如有些桥梁会装上“阻尼器”，这东西就像是给桥梁穿上一件“抗风衣”。
它们可以吸收风力带来的振动，保持桥梁的稳定性。
这就好比是你在风中站稳脚跟，风来了，你自己微微一晃就行，桥梁也能如此巧妙地与风“共舞”。
此外，还可以在桥梁上安装一些“控制装置”，通过改变桥梁的自振频率，让桥梁与风的频率错开，避免产生共振现象。
大跨度平屋面的风振响应及风振系数
First five frequencies for various roof thickness (Hz)
振型一 0.299 0.398 0.598 振型二 0.747 0.996 1.495 振型三 0.747 0.996 1.495 振型四 1.197 1.596 2.394 振型五 1.１５ｍ ０．２０ｍ ０．３０ｍ
1.286 1.283 1.815
1.286 1.293 1.815
1.286 1.293 1.815
1.286 1.293 1.816
1.286 1.293 1.816
1.286 1.293 1.816
图3 Fig.3
0°和 45°风向角下屋面板的
σx (cm)
将屋面板划分成四边形单元(沿 x 轴和 y 轴方向 各 32 等分， 共 1024 个四边形单元)，并通过有限元 分析程序 ALGOR93 计算后，得到屋面板的各阶振 型及自振频率。图 2 所示的是屋面板的前三阶基本
54
工
程
力
学
振型示意图。由于屋面板呈正方形，故第二、三振 型频率相同。 表 1 所列的是 40m 跨度屋面板在不同 厚度下前五阶振型的自振频率。
虽然这两种风振系数在数值上差异比较大但是如果将按这两lidi轴方向各节点的荷载风振系数及位移风振系数分别作用在屋面上得到的屋面各节点的位移与屋面在风荷载作用下产生的实际位移sixi20020020020020020020050100150200250300350li178244288303288244178di2112132152152152132115010015020025030035020020020020020020020012517224630331926819119320020821522122322456比都是比较吻合的见图5图中分别3荷载风振系数在整个屋面各节点上的数值差异比较大而位移风振系数在各节点的值变化不大因此在实际工程设计中建议采用位移风振系数来计算大跨度平屋面的等效静力风荷载它既正确又使用方便
大跨度桥梁的风致振动现象
其中CL和CD为升力系数和阻力系数，需要通 过静力三分力风洞试验获得。
涡振
限幅振动 影响使用
常遇风速 需要控制
Stronhal数及“锁定”现象
St
fd U
发生涡激共振的结构 的对旋涡的脱落会产
生一种反馈作用，使
旋涡脱落频率在一定
的风速范围内被“俘
获”或“控制”（保
全桥气弹 模型试验
研究大跨度桥梁运营态和典型施工态的 气动弹性行为，包括颤振临界风速，脉 动风作用下桥梁的抖振响应。
桥位处风 环境试验
通过在风洞中模拟实际桥位处的风环境， 获取桥位风场特性，为桥梁的抗风设计提 供必要的风场参数。
风洞介绍（直流风洞）
进气口
第一试验段
三元收缩段
第二试验段 动力段
第一稳定段
XNJD-1风洞建于1989年，为双试验段的回流风洞。 XNJD-2风洞建于2002年，为斜拉索风雨振专用风洞。 XNJD-3风洞建于2008年，为世界第一大的边界层风洞。
表示脉动风速与抖振力之间的转换函数，称 为气动导纳函数，用来修正桥梁断面周围紊流的 非定常性和不完全相关性。对于不同的桥梁断面， 气动导纳是不同的，需要通过风洞试验测定。
斜拉索风雨振
一定的风速 一定的雨量 一定的拉索
损坏拉索 必须避免
风雨振的减振措施
常规的桥梁风洞试验
主梁节段 测量桥梁断面气动力参数，测量主梁的 模型试验 风致振动，主梁断面的气动选型。
桥梁的自激气动力
运动产生 折算风速 颤振导数
颤振
发散振动 灾难性的
必须避免
桥梁颤振风速的计算公式
Von der Put 公式
大跨度屋盖结构风振动力响应分析的开题报告
大跨度屋盖结构风振动力响应分析的开题报告
一、选题背景和意义
随着大型建筑的不断涌现，大跨度屋盖结构的设计和建造越来越受到人们的关注。
然而，在大跨度屋盖结构的设计和建造中，风振动力是一个非常重要的问题，它会直接影响到结构的稳定性和安全性。
因此，对大跨度屋盖结构的风振动力响应进行分析研究，具有非常重要的现实意义。
二、研究内容和方法
本文的研究内容主要包括以下几个方面：
1. 大跨度屋盖结构的风荷载分析。
首先，对于大跨度屋盖结构的风荷载进行分析，计算出风荷载的大小和分布情况，为后续的分析提供基础。
2. 大跨度屋盖结构的振动模态分析。
通过有限元方法对大跨度屋盖结构进行振动模态分析，得到结构的振动频率和振型，为后续的分析提供基础。
3. 大跨度屋盖结构的风振动力响应分析。
在得到结构的风荷载和振动模态后，利用风荷载与结构振动之间的相互作用，对大跨度屋盖结构的风振动力响应进行分析，得到结构的响应位移、加速度等参数。
本文研究的方法主要包括风荷载分析、振动模态分析、风振动力响应分析等方法。
三、预期成果和应用前景
通过本文的研究，将得到大跨度屋盖结构的风荷载分布及其大小、振动模态及其频率、结构的响应位移、加速度等参数。
这些成果不仅可
以为大跨度屋盖结构的设计和建造提供基础数据，也可以为结构的安全评估和改进提供依据。
本文的研究成果可以应用于大跨度屋盖结构的设计、建造、安全评估等领域。
随着大型体育场馆、会展中心等大型建筑的不断涌现，本文的研究成果具有广泛的应用前景。
台风带来的大风引起的毁坏
台风带来的大风引起的毁坏引言大自然的力量始终让人敬畏。
台风是其中一种自然灾害，通过其强劲的大风来表现其威力。
大风不仅给建筑物、植被和基础设施带来严重破坏，还对人类的生活产生了巨大的影响。
本文将探讨台风带来的大风引起的毁坏，并分析应对台风的措施。
台风带来的大风将建筑物摧毁无情的破坏力当台风的大风来袭时，无论是小型的房屋还是大型的建筑物都面临巨大的威胁。
大风的冲击力往往能够撕裂房屋的结构、损坏墙壁和屋顶，甚至将房屋完全摧毁。
一些轻质建筑物，如帐篷和木屋，更是容易受到大风的影响，甚至会被完全吹走。
危险的飞来物除了直接的破坏力，台风带来的大风还会将周围环境中的物体变成危险的飞来物。
树木、广告牌、电线杆等物体在大风中成为飞行的危险武器。
这些飞来物不仅对建筑物造成破坏，还会对行人和车辆造成伤害。
大风对植被的摧毁破坏树木植被是大自然的宝贵财富，它们为我们提供氧气、美化环境和保护土壤。
然而，台风带来的大风能够将树木连根拔起，或者将其折断。
这给树木的生长和生态系统造成了巨大的破坏。
受到大风摧毁的树木还会给周围环境带来安全隐患，如阻塞道路和破坏电线。
影响农作物产量大风也对农作物造成了严重的影响。
在台风来临之前，农作物可能已经长势喜人，然而一场大风就可以让农作物毁于一旦。
成熟的庄稼可能被连根拔起，未成熟的庄稼可能因为受到大风的折断而无法继续生长。
这导致了农民的收成减少，给他们带来了经济损失。
大风对基础设施的破坏公共建筑大风对基础设施，尤其是公共建筑，造成了严重的破坏。
这些包括学校、医院、政府办公室等。
在台风的袭击下，这些建筑物的墙壁和屋顶可能会被摧毁，使得建筑物无法继续使用。
这对当地社区的居民来说是一个巨大的困扰，因为这些建筑物是他们生活的重要组成部分。
基础设施中断大风也会导致基础设施中断，给人们的生活带来巨大的不便。
电线杆和电缆往往会在大风中被损坏，导致供电中断。
道路和桥梁也可能被大风的影响而倒塌或受损，阻碍交通流动。
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兴
摘
要： 通过大跨度屋盖建筑刚性模型风洞试验和气动弹性模型风洞试验，得到屋面节点风压时程和加速度时程。
பைடு நூலகம்
采用试验所得的脉动风压时程数据利用有限元法对屋面进行风振瞬态响应分析得到了屋面位移和加速度响应，并 与气动弹性模型风洞试验结果相比较，验证瞬态分析的正确性。详细阐述了台风致窗户破坏时大跨度屋盖结构的 风振响应机理和特点，计算并比较了四周封闭和突然开孔两种情况的荷载风振系数和位移风振系数。这些结论为 大跨度屋盖结构的抗风设计提供了指导和参考。 关键词：屋盖结构；风荷载；突然开孔；Helmholtz 共振；风振响应；风振系数 中图分类号：TU312.1 文献标识码：A
开孔位置
wind
100 600
100
风
600
图1
突然开孔风洞试验刚性模型结构简图(mm)
Fig.1 Sketch of stiff wind tunnel test model for sudden opening
200
台风致窗户破坏时大跨度屋面风振响应研究
71
采样频率为 500Hz ，四周封闭突然开孔模型的采样 频率为 1000Hz 。采样持续时间一般都达到 90 秒以 上，即相应于实际结构为 90 × 50 60 = 10 .6 分钟。 本次气动弹性模型风洞试验在风速 12m/s 时测点 4 的加速度功率谱如图 3 所示，从中可以看出，突然 开孔时的加速度功率谱比四周封闭时大，说明突然 开孔时屋面脉动响应比四周封闭时大，所以在突然 开孔时屋面更容易受到破坏。R.N.Sharma 等[7]提出 了突然开孔时的能量增大是很显著的，图 3 也反映 了突然开孔时能量的增大以及激起屋面的高阶振 动。
图2
气动弹性模型加速度传感器布置图
Fig.2 Distributing map of acceleration transducers in aeroelastic model
3
气动弹性模型试验
4
突然开孔时屋面风振瞬态响应
气动弹性是指气流作用下结构发生弹性变形， 结构与气流相互耦合。气动弹性模型试验可以直接 测出结构上的动力响应。大跨度平屋面气动弹性模 型风洞试验采用 8m/s、 9m/s、 10m/s、 11m/s、12m/s 五种风速，试验采用 6 只加速度传感器(每只重约 1 克)进行测振试验，6 只加速度传感器在屋面板上的 布置如图 2 所示。试验中四周封闭模型的
70
工
程
力
学
1
引言
随着我国国民经济和文体事业的快速发展，大 跨度屋盖结构蓬勃兴起，广泛应用于候机厅、体育 馆、会展中心、文化广场等大型重要公共建筑中。 众多大跨度屋面结构集合了新材料、新技术的应 用，具有自重轻、柔度大、阻尼小等特点，风荷载 往往成为其控制荷载。特别是在门、窗被强风吹开 或受损等突变事故发生时，在建筑物上形成开孔， 风从开孔突然涌入，建筑物脉动内压急剧增大，使 屋盖结构受内外压共同作用而更容易遭受风致破 坏。因此对于重大工程的屋面结构抗风设计，需考 虑到使用过程中强风下突然开孔的瞬间所产生的 内压脉动。 屋面结构受内外压共同作用而导致破坏的实 例时有报道。1996 年 11 月 6 日的南印度洋飓风期 间，印度沿海受影响地区的很多房屋因通风装置和 窗户的破坏使飓风从开孔涌入内部，增大了内压， 使山墙倒塌，屋面破坏[1]。1992 年美国佛罗里达地 区的 Andrew 飓风期间也出现过内外压共同作用使 屋面破坏的情形[2]。 1994 年国内 17 号台风在浙江温 州登陆，使该地区房屋受损严重，灾后调查[3]表明， 窗户破坏产生突然开孔后内外压共同作用是屋面 破坏的一个主要原因。 Henry Liu 和 K.H. Rhee[4]通过 模型风洞试验得到的结果表明，当迎风面障碍物产 生的气流漩涡脱落频率接近突然开孔建筑的赫姆 霍 茨 (Helmholtz) 频 率 时 ， 内 压 响 应 比 赫 姆 霍 茨 (Helmholtz) 共振引起的内压响应大，出现双共振现 象。一般认为突然开孔建筑物屋面破坏机理为屋面 受内外风压的共同作用，其中包括屋盖外表面气流 分离引起的吸力效应。 近年来，部分敞开和突然开孔情况下的屋盖结 构风效应问题在国内外已受到一定的关注。 Holmes [5] 首先采用了声学中空腔的 Helmholtz 共振 原理来研究建筑物中的内压共振效应。 Liu 等[4]研究 了开孔大小和位置对内压响应共振振幅的影响，发 现大的开孔导致大的共振，并且发现在迎风面和背 风面都有开孔的建筑物也有共振响应。 T.Stathopoulos 等 [6] 进行了突然开孔时内压瞬时响 应的试验和理论分析，发现内压系数瞬时响应的极 值随迎风面开孔的增大而增大。R.N.Sharma 等[7]采 用理论近似方法研究了风从窗洞突然射入时弹性 屋面的赫姆霍茨(Helmholtz) 共振, 认为柔性屋面在 赫姆霍茨(Helmholtz) 频率处的紊态能量约为相同尺
有限元法建立屋面结构的运动方程为 &&} +[C]{X & } + [K ]{X } = {F (t )} [M ]{X (1) 式中 [M ] 为质量矩阵，[C ] 为阻尼矩阵，[ K ] 为刚度 矩阵， { F ( t)} 为脉动风荷载向量。大跨度屋面结构 的风振响应，是随机风载作用下的非线性强迫振动 问题，也 就是振动方程(1)右端项是与结构振动有关 的非线性随机激励。 柔性屋面结构包括薄膜结构和大跨空间网架 结构等。对于薄膜结构，由于屋盖本身的质量在 1kg/m2 的数量级，作用在上面的空气质量将不再是 小量，空气附加质量会降低屋盖自振频率，因此应 考虑空气附加质量的影响。同样当柔性轻质屋面结 构本身的刚度较小时，有时应计及建筑内部空气提 供的气弹刚度。大跨度柔性屋面建筑结构突然开孔 时的系统阻尼主要来源于声学辐射和气流的粘滞 阻尼以及屋面的阻尼。声学阻尼是由于屋盖和开孔 处空气的振动，使能量向四周辐射；粘滞阻尼是由 于开孔处气流与周围的空气流速不同，往复运动时 产生粘滞能量损失。本文主要针对大跨空间网架结 构进行研究，不需要考虑屋面附加空气质量以及内 部空气提供的气弹刚度，而声学辐射和气流的粘滞 阻尼特性复杂，缺乏定量数据，在本文的计算中适 当提高结构的阻尼比( ξr = 0 .05 )以考虑气动阻尼和 声学辐射的耗能。 风流经过大跨屋面时，由于气流分离会在屋面 的大部分区域产生强大的吸力，这种以吸力为主的 屋面风荷载不符合准定常假设[8,9]， 风载特性较为复 杂，尤其在突然开孔时，屋面同时受到内压的作用， 并且不同的屋面几何形状有不同的风载，因此对于 屋面风载目前尚没有一个比较切合实际情况的理
WIND-INDUCED DYNAMIC RESPONSE OF LONG-SPAN ROOF STRUCTURES IN THE CASE OF SUDDEN OPENING
BU Zhan-yu , LOU Wen-juan , TANG Jin-chun , XU Xing
(Department of Civil Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China)
表1 气动弹性模型的前 8 阶频率(Hz)
Table 1 The first eight frequencies of aeroelastic model (Hz)
振型 序号 频率 14.345 35.847 35.847 57.292 71.668 71.668 93.019 93.019 (Hz) 1 2 3 4 5 6 7 8
Abstract: Rigid and aeroelastic model wind tunnel tests for a long-span roof structure in the case of round close and sudden opening were carried out. The time histories of wind pressure and acceleration of the roof structure model were measured. The time history records of wind pressure on the roof surface from the rigid model tests were treated as dynamic loads acting on the roof structure, and the wind-induced transient dynamic responses of long-span roof structure were predicted using finite element method. The results obtained from the finite element method agree well with the aeroelastic model wind tunnel test results. This paper also explains in detail the mechanism of wind-induced dynamic response and transient response characteristics of long-span roof structure in the case of sudden opening. The gust load factor and gust displacement factor in the case of round close and sudden opening are calculated and compared, respectively. Some valuable guidelines and recommendations for wind resistance design of long span-roof structure are proposed. Key words: roof structure; wind load; sudden opening; Helmholtz resonance; wind-induced dynamic response; gust factor