济南奥体馆屋盖结构风振响应和等效静力风荷载
等效风荷载计算方法分析
等效静力风荷载的物理意义从风洞试验获取屋面风荷载气动力信息，到得到结构的风振响应整个过程来看，计算过程中涉及到风洞试验和随机振动分析等复杂过程，不易为工程设计人员所掌握，因此迫切需要研究简便的建筑结构抗风设计方法。
等效静力风荷载理论就是在这一背景下提出的。
其基本思想是将脉动风的动力效应以其等效的静力形式表达出来，从而将复杂的动力分析问题转化为易于被设计人员所接受的静力分析问题。
等效静力风荷载是联系风工程研究和结构设计的纽带[3]，是结构抗风设计理论的核心内容，近年来一直是结构风工程师研究的热点之一。
等效静力风荷载的物理意义可以用单自由度体系的简谐振动来说明[45, 108]。
kcP(t)x(t)图1.3 气动力作用下的单自由度体系对如图1.3的单自由度体系，在气动力P t作用下的振动方程为：mx cx kxP t(1.4.1)考虑粘滞阻尼系统，则振动方程可简化为：200222P t xf x f xm(1.4.2)式中12f k m 为该系统的自振频率，2c km为振动系统的临界阻尼比。
假设气动力为频率为f 的简谐荷载，即20i ftP tF e ，那么其稳态响应为：2020012i ftF kx tef f if f (1.4.3)进一步化简有：2i ftx tAe(1.4.4)其中022212F kAf f f f ，22arctan1f f f f ，A 为振幅，为气动力和位移响应之间的相位角。
现在假设该系统在某静力F 作用下产生幅值为A 的静力响应，那么该静力应该为：22212F F kAf f f f (1.4.5)如果不考虑相位关系，静力F 与简谐气动力P t 将产生一致的幅值响应，则这两种荷载之间存在一种“等效”的关系，那么F 可以称为P t 的“等效静力风荷载”。
从上面这个简单的实例可以很清楚的体会到，所谓等效静力风荷载是指这样一种静力荷载，当把它作用于结构上时，其在结构上产生的静力响应（不仅指代位移响应，也包括内力响应等）与外加气动力荷载产生的动力响应最大幅值是完全相等的。
高层建筑结构设计中的风荷载
高层建筑结构设计中的风荷载随着现在建筑美学的发展和使用功能的要求，现代建筑结构朝着高层和大跨度的方向发展。
因此在结构设计中风荷载越来越重要，有时至起决定性的作用。
该文主要阐述作用在结构上的风压、风力和风振系数、高层建筑结构风振系数和风振响应的精确方法，并介绍了高层建筑的风振控制的多种方法。
目前世界上正在经历着史无前例的高层、超高层建筑建设高峰。
芝加哥西尔斯大厦（Sears tower）曾以443m的高度稳坐世界最高建筑物宝座26年。
而现在世界上，拟建、在建和已建的400m以上的结构有37栋，尤以正在建造且已超过700m的迪拜大厦（Burj Dubai）为首。
发达国家甚至提出了千米高度量级的“空中城市”的概念。
随着结构高度的增加和高强材料的使用，低阻尼、高柔结构的风振响应更加显著，使得强风作用下的结构风荷载成为结构安全性和舒适性设计的控制荷载。
从Davenport最早将随机概念和方法引入建筑结构的抗风研究30多年以来，在建筑结构的顺风向荷载及响应的研究方面，已逐渐形成比较完善的计算理论和方法，主要成果也反映在多数国家的建筑结构荷载规范中。
风的特征及风压风是空气相对于地面的运动。
由于太阳对地球上大气加热和温度上升的不均匀性，从而在地球相同高度的两点之间产生压力差，这样使不同压力差的地区产生了趋于平衡的空气流动，便形成了风。
大量的统计资料表明，近地风的平均风速随着高度的升高而增大，同时对应于不同的地面粗糙度具有不同的变化规律。
通常可采用风速剖面来描述平均风。
平均风剖面是微气象学研究风速变化的一种方法。
目前，气象学家认为用对数律表示大气底层强风风速廓线比较理想，其表达式为式中——大气底层内高度处的平均风速；——摩擦速度或流动剪切速度；K——卡曼（Karman）常数，k 0.40；——地面粗糙长度（m）；——有效高度（m）：=，其中z——离地高度（m）；——零平均位移（m）。
风压是建筑结构设计中的基本设计依据之一，其取值的大小对高层（高耸）和大跨度结构的安全性、适用性、耐久性及是否经济有密切的关系.基本风压系以当地比较空旷平坦地面上离地比较离地10m 高统计所得的50年一遇10min平均最大风速、按确定的风压。
大跨屋盖结构风致背景响应和共振响应实用组合方法
大跨屋盖结构风致背景响应和共振响应实用组合方法李玉学;杨庆山;田玉基;向敏【摘要】The analysis formulas of wind-induced background response and resonant response considering modal coupling effects and the coupling effect between background response and resonant response for large-span roofs were derived based on the random vibrationtheory.Furthermore,the theoretical combination formulas of total fluctuating wind-induced response considering modal coupling effects were proposed.On the basis of this,the coupling effect modification coefficient was introduced,and the proposed combination formulas were simplified according to the dynamic characteristics of the roofs and the features of fluctuating wind loads,the corresponding practical combination formulas were obtained to realize the combination of the background response,the resonant response,and their coupling of the large-span roofs efficiently.At last,the effectiveness of the proposed method was verified using the combination computing of fluctuating wind-induced background response and resonant response of the National Stadium main roof structure.%以随机振动理论为基础，推导了大跨屋盖结构风致背景响应及其模态耦合项、共振响应及其模态耦合项以及背景响应和共振响应耦合项的计算公式，提出了考虑耦合效应的脉动风总响应组合方法；在此基础上，引入耦合效应修正系数，并根据结构动力特性与风荷载特性对提出的脉动风总响应组合公式进行了简化分析，得到了相应的实用组合公式，据此可以实现大跨屋盖结构考虑耦合效应的风致背景响应和共振响应实用高效组合。
济南奥体馆屋盖结构风振响应和等效静力风荷载
工
程
学
Ｅ
共振模 态 有 较 好 分 离 的 结 构 （ 高层建筑、 高 耸 结 构 等） 误 差 不大 ， 然而 对 于 大跨 度 空 间柔 性 结 构 ， 这 一 耦合 分量 理论上 是需 要考 虑 的。
鉴 于此 ， 在 模态 加速度 法 和荷 载一 响应 相关 法 的
引 言
间的耦 合项 而直 接采 用 Ｓ ＲＳ Ｓ方法 组 合背 景 和共 振
分 量来 获得 总脉 动 风致 响应 ， 这 一 作 法 对 于背 景 和
Hale Waihona Puke 首先 给 出本 文理 论推导 过程 中涉 及到 的主要 参 数 符号 和含义 ：
收 稿 日期 ： ２ ０ １ １ － １ １ － ３ ０ ； 修 订 日期 ： ２ Ｏ ｌ ２ － ０ ５ — ２ ２ 基金项 目： 国家 自然 科 学 基 金 资 助 项 目（ ９ ０ ７ １ ５ ０ ３ ９ ） 和科 技 部 国家 重 点 实 验 室 基 础 研 究 项 目（ Ｓ Ｌ Ｄ Ｒ Ｃ Ｅ ０ ８ 一 Ｃ 一 ０ ２ ）
模 态 间的耦 合项求 解难 题 ； （ ２ ） 采 用准静 力方 法求 解
背 景分 量 以考虑所 有模 态对 于背 景响应 的贡献 。值
１ Ｃ Ｃ Ｍ 理 论 推导
１ ． １ 背景、 共 振和 交叉项 的定 义
得 注 意 的是 ， 这些 方 法 均 不考 虑 背 景 与共 振 模 态 之
Ｖ
振
能忽略 、 共 振 分 量 相 比背 景 和交 叉 项 分 量 起 主 导 作 用 ； Ｃ Ｃ Ｍ 方法可作为此类结构风振精细化分析的有效方法。 关键词 ： 风 振 响应 ；弦 支 穹 顶 屋 盖 ； Ｃ Ｃ Ｍ 方法 ； 等 效 静 风 荷 载 ；耦合 项
等效风荷载计算方法
等效静力风荷载的物理意义从风洞试验获取屋面风荷载气动力信息，到得到结构的风振响应整个过程来看，计算过程中涉及到风洞试验和随机振动分析等复杂过程，不易为工程设计人员所掌握，因此迫切需要研究简便的建筑结构抗风设计方法。
等效静力风荷载理论就是在这一背景下提出的。
其基本思想是将脉动风的动力效应以其等效的静力形式表达出来，从而将复杂的动力分析问题转化为易于被设计人员所接受的静力分析问题。
等效静力风荷载是联系风工程研究和结构设计的纽带[3]，是结构抗风设计理论的核心内容，近年来一直是结构风工程师研究的热点之一。
等效静力风荷载的物理意义可以用单自由度体系的简谐振动来说明[45, 108]。
图1.3 气动力作用下的单自由度体系对如图1.3的单自由度体系，在气动力()P t 作用下的振动方程为：()mx cx kx P t ++= (1.4.1)考虑粘滞阻尼系统，则振动方程可简化为：()()()200222P t x f x f x mξππ++=(1.4.2)式中0f =为该系统的自振频率，ξ=为振动系统的临界阻尼比。
假设气动力为频率为f 的简谐荷载，即()20i ft P t F e π=，那么其稳态响应为：()()()2020012i ft F kx t e f f i f f πξ=-+⋅ (1.4.3)进一步化简有：()()2i ft x t Ae πψ-= (1.4.4)其中A =，()0202arctan1f f f f ξψ=-，A 为振幅，ψ为气动力和位移响应之间的相位角。
现在假设该系统在某静力F 作用下产生幅值为A 的静力响应，那么该静力应该为：F kA ==(1.4.5)如果不考虑相位关系，静力F 与简谐气动力()P t 将产生一致的幅值响应，则这两种荷载之间存在一种“等效”的关系，那么F 可以称为()P t 的“等效静力风荷载”。
从上面这个简单的实例可以很清楚的体会到，所谓等效静力风荷载是指这样一种静力荷载，当把它作用于结构上时，其在结构上产生的静力响应（不仅指代位移响应，也包括内力响应等）与外加气动力荷载产生的动力响应最大幅值是完全相等的。
大跨度屋盖结构考虑模态耦合的抖振共振响应分析方法
Ｍ ｙ ＋ ｃ ＋ Ｋｙ — Ｒｐ（ ） ｔ
（） １
Ｍ ， Ｋ 分 别 是 阶质 量 、 Ｃ， 阻尼 及 刚度 矩 阵 ；
Ｙ ， 分 别是 结 构 的位 移 、 ， ｊ ； 速度 和 加 速度 向量 ； 是 由０和 １组 成 的 × 矩 阵 ， 即力 指示 矩 阵 ， 将 它
部 ） 即 ，
间结 构对 共 振激 励 将 更敏 感 ， 因而 能考 虑 多阶 模 态 耦 合效 应 的共振 等效 风荷 载计算 尤 为重 要 。
１ 计 算 共振 分 量 的修 正 Ｓ Ｓ法 ＲＳ
１ １ 考 虑耦合 效 应的 共振 分量近 似 形式 ．
） ∑ ∑ ＲＥ ；ｉ Ｈ （ ］ ＋ 一 ｅ （ ） ・ｏ Ｓ Ｈ ｗ ｉ Ｄ
亦 即
Ｓ （） ∑ ∑ Ｈ （ ） ・ ｙ 一 ｙ ｉ ｏ Ｊ
ＲＳｐ （ ｐ ） 日 ＾ ｉＤ （ｏ （ ２）
Ｓ（） ｙ 一∑ ∑ Ｈ （ｗ）， Ｈ（ ） ｙ ｉ ｓ （） 。 ， ｉ
式 中 为第 － 模 态 向 Ｌ， 阶
，
（ ３ ）
（ ｎ为第 阶模 态频 ｏ 量 Ｈ ｉ）
中图 分 类 号 ： ＴＵ３ １ ３ Ｕ３ ２ ． １ ． ；Ｔ １ １ 文 献标 识 码 ： Ａ 文章 编 号 ：１ ０ — ５ ３ ２ ０ ） ２ ０ ７ — ５ ０ ４４ ２ （ ０ ６ ０ — １ ９ ０
抖 振荷 载作 用下 的运 动方 程 为
引 言
式中 大跨 度 屋 盖结 构 一 般质 量 轻 、 性 大 、 尼小 ， 柔 阻 风荷 载通 常是 结构设 计 的控制 荷载 。由于屋 盖结 构 往往 有 明显 的三维气 动力 特征 ， 且结 构模 态密 集 ， 并 进 行 随 机风 振 响应 计 算 时 ， 不但 要 考 虑 多模 态 的贡 献， 而且应 该 考虑不 同模 态之 间 的相互 影 响Ｌ 。 １ ｑ］ 周 印 、 明 等 根据 Ｄ ｖ ｎ ｏ ｔ 出 的把 顺 风 向 顾 ａｅｐ ｒ 提 响应 处 理为平 均 、 背景 和共 振分 量 的思想 ， 出 了用 提
条文说明08
8风荷载8.1 风荷载标准值及基本风压影响结构风荷载因素较多，计算方法也可以有多种多样，但是它们将直接关系到风荷载的取值和结构安全，要以强制性条文分别规定主体结构和围护结构风荷载标准值确实定方法，以到达保证结构安全的最低要求。
对于主要受力结构，风荷载标准值的表达可有两种形式，其一为平均风压加上由脉动风引起结构风振的等效风压；另一种为平均风压乘以风振系数。
由于在高层建筑和高耸结构等悬臂型结构的风振计算中，往往是第1振型起主要作用，因而我国与大多数国家相同，采用后一种表达形式，即采用平均风压乘以风振系数βz ，它综合考虑了结构在风荷载作用下的动力响应，其中包括风速随时间、空间的变异性和结构的阻尼特性等因素。
对非悬臂型的结构，如大跨空间结构，计算公式〔8,1.1-1〕中风荷载标准值也可理解为结构的静力等效风荷载。
对于围护结构，由于其刚性一般较大，在结构效应中可不必考虑其共振分量，此时可仅在平均风压的基础上，近似考虑脉动风瞬间的增大因素，可通过局部风压体型系数μsl 和阵风系数βgz 来计算其风荷载。
基本风压确实定方法和重现期直接关系到当地基本风压值的大小，因而也直接关系到建筑结构茌风荷载作用下的安全，必须以强制性条文作规定。
确定基本风压的方法包括对观测场地、风速仪的类型和高度以及统计方法的规定，重现期为50年的风压即为传统意义上的50年一遇的最大风压。
基本风压w 0是根据当地气象台站历年来的最大风速记录，按基本风速的标准要求，将不同风速仪高度和时次时距的年最大风速，统一换算为离地10m 高，自记10min 平均年最大风速数据，经统计分析确定重现期为50年的最大风速，作为当地的基本风速υ0，再按以下贝努利公式计算得到：20021ρυ=w 详细方法见本标准附录E 。
对风荷载比较敏感的高层建筑和高耸结构，以及自重较轻的钢木主体结构，这类结构风荷载很重要，计算风荷载的各种因素和方法还不十分确定，因此基本风压应适当提高。
对风荷载计算的一点认识
目前规范[2]按主体结构和围护结构对风荷载的计 算进行了区分，基本公式如下： wk z s z w0 (2)
wk gz s1 z w0
(3)
上述两个公式分别用于主体结构计算和围护结 构计算，两个公式都是用静力等效的方法把复杂问题 简单化，在基本风压 w0 的基础上分别乘以相应系数。 其中，风压高度变化系数 μz、风荷载体型系数 μs 和局 部体型系数 μs1 主要与风的空间不均匀性有关；风振 系数 βz 和阵风系数 βgz 主要与风的时间脉动性和结构 阻尼特性有关。各参数的相关关系如图 2 所示（引自 中国建筑科学研究院陈凯博士的讲座演示文档）。
(a) 分区归并前体型系数极小值
（b） 分区归并前体型系数极大值
和分区归并等，分区归并是将相近测点的数据进行人 为归并以达到简化模型输入目的。图 4 给出了某体育 场屋盖结构风荷载体型系数分区归并前后的示意。需 要注意的是，当屋面高度变化较大时，归并的区块不
（上接第 32 页） 图 7 所示：9）套筒焊缝高出部分全部打磨平整，外观要求 光滑平整；10）Q100LY 和 Q345 芯材对接前要预热，预热 温度 150℃左右，层间温度不能大于 250℃，最终的预热工 艺与焊条选择需要焊接工艺评定后确定。 3 结论 （1）建立了巨型屈曲约束支撑的 ABAQUS 模型，对
图 3 新旧பைடு நூலகம்范风压高度变化系数对比
2.2.2 横风向、扭转风振等效风荷载的计算 《新荷规》对横风向和扭转风振进行了更明确的 规定。设计人员需了解什么情况下考虑横风向风振作 用，什么情况下考虑扭转风振作用。对体型简单规则 的建筑规范附录提供了简化计算公式，平面和立面体 型复杂的建筑宜通过风洞试验确定。 一般而言，以下两类建筑需要考虑横风向风振的 影响：1）建筑高度超过 150m 或高宽比大于 5 的高层
风荷载与结构的风致响应及解决方法
风荷载与结构的风致响应及解决方法摘要：风是一种为人们所熟知的自然现象，影响着生活的方方面面。
而且，风能作为一种可再生的绿色能源也已越来越被重视。
但是，对于结构而言，风对结构的影响可以说都是不利的。
尤其是对于那些质量轻、柔度大、阻尼小、自振频率低的结构，如：大跨度桥梁、超高层建筑、大跨度悬挑屋盖等，风往往是设计的主要控制因素之一。
根据风压随时间变化的特点，其被分解为平均风压和脉动风压两个分量。
不同的风压分量往往会引起结构的不同类型的破坏。
本文将结合若干工程实例，浅谈其破坏类型，并总结相关设计方法。
关键字：风荷载；风敏感结构；风致响应；抗风设计1.自然风1.1. 风的成因空气是由各种气体分子等组成的混合物，是一种流体。
其运动方向是气压的正梯度方向。
只有存在气压差时，才会形成风。
在自然条件下，气压差往往是由于太阳辐射的不均匀、地球上水陆分布的不均匀使空气产生不均匀的升温而造成的。
太阳光照射在地球表面上，使地表温度升高，地表的空气受热膨胀变轻而往上升。
热空气上升后，低温的冷空气横向流入，上升的空气因逐渐冷却变重而降落，由于地表温度较高又会加热空气使之上升，这种空气的流动就产生了风。
图1-1 全球大气循环1.2. 风的类型根据风的成因的不同，可分为多种类型的风。
以下是一些典型的、对土木工程影响较大的风气候。
大气环流：大气环流是指在全球范围由太阳辐射和地球自传作用形成的大尺度的大气运动，它决定了各地区天气的行程与变化。
其中季风就是由大气环流、海陆分布和大陆地形等多种因素造成的，是以年为周期的一种区域性的大气运动。
这种类型的风作用区域最大、破坏性小，是平时最为常见的一类风。
热带气旋：热带气旋是指在热带或副热带海洋上产生的强烈空气漩涡。
其直径通常为几百千米，厚度为几十千米。
强烈的热带气旋不但形成狂风、巨浪，而且往往伴随发生暴雨、风暴潮，造成严重的灾害。
这种类型的风作用区域较大，持续时间长，而且具有很强的破坏性，是主要的自然灾害之一。
摘要介绍济南奥体中心主体育场钢结构的制作工艺与施工
摘要：介绍济南奥体中心主体育场钢结构的制作工艺与施工过程，钢结构施工过程有限元数值模拟分析方法及计算结果，有效地指导钢结构的施工过程。
关键词：加工制作施工数值分析一、工程概况济南奥体中心主体育场位于济南市东部新城区龙洞地区经十东路，总体建筑面积154323m2 ，可容纳6万座席。
体育场屋盖形状类似济南市树“柳叶”造型，整体椭圆平面长轴约360m，短轴约310m。
体育场上部钢结构屋盖采取东、西两片独立的折板型空间悬挑桁架罩棚结构，单片罩棚最宽约70m，南北纵向最长约330m。
罩棚中间高、两边低，高差14m，最高点离地面约52m。
主桁架最大悬挑长度约53m，悬臂根部最大高度7m；最小悬挑长度28m，悬臂根部高度5m；悬臂端部高度1.5m。
结构整体建筑效果如图1所示。
体育场钢结构屋盖东、西罩棚每侧径向主桁架均为64榀，悬挑罩棚前端屋面为平板结构，环向次桁架共布置9圈，形成折板型空间悬挑结构主要受力体系。
中部桁架下弦平面设置6道Φ50mm的预应力棒钢水平支撑，以增强结构的整体侧向抗扭刚度，如图2所示。
64榀主桁架下端通过32根Y型钢柱支撑于外围型钢混凝土墩台之上，上部（悬挑根部）通过32个节点支座支撑于看台上的钢管砼塔柱上，形成稳定的空间结构受力体系。
主体育场罩棚钢结构用量约6600 t，由江苏沪宁钢机股份有限公司制作与安装。
二、钢结构制作与施工1. 钢结构制作与施工的特点本工程钢结构的制作与施主要有以下特点：主体钢屋盖呈双曲面，各点标高不一、空间定位点多样；主要结构构件超重、超长；主桁架跨度大、安装高度高，悬挑长度大；节点对中心线对称，但不完全相同，特别是铸钢节点，现场拼装胎架数量多。
其中的制作施工质量控制难点主要有：钢构件加工质量的控制；结构安装现场的测量、放线和校正，现场场地布置；桁架现场安装；高空焊接对安装质量的影响；安装工期短，安全施工保证措施等。
2. 钢结构加工制作针对本工程结构加工制作及施工的特点与难点，制作前编制了详细的焊接工艺流程，施工中采取了一系列工艺措施，保证结构每一根构件的质量，进而确保整个工程的质量要求。
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
体育馆工程概况及施工质量情况汇报
第六部分 质量特色
13、消防设备安装位置合理、固定可靠，标识清晰，通过了济南市公 安消防局的专项验收。
第六部分 质量特色
14、管道保温饱满密实、平整，保护层咬缝严密，表面平整圆顺，拐 弯处放样、下料精确，制作安装工艺精湛，接缝呈扇形分布，简洁、 美观。
第六部分 质量特色
15、77部电梯运行平稳，平层准确。
第一部分 工程概况
3、装饰概况
卫生间防水、设备机房防水采用聚氨酯防水涂料； 混凝土结构屋面防水采用4+3mm改性沥青防水卷材； 观众区看台采用水泥结晶型防水涂料； 钢结构屋面采用金属屋面防水系统。
第一部分 工程概况
4、机电安装概况
济南奥林匹克体育中心各场馆工程分别设有相对独立、满足 使用要求的建筑给排水系统、消防系统、通风空调系统，采用 先进的智能化系统将奥体中心的各场馆及附属设施紧密连接在 一起，在中心区设置有监控、数据网络、固定通信等总体控制 中心，形成统一的消防、安防、楼控、广播。使各场馆之间实 现信息共享、管理统一、指挥统一、协调一致、控制简便。
二、工程难点
2、体育场混凝土结构环向设置4条变形缝，缝间最大长度 352m；游泳馆池体2000㎡底板及300m池壁整体浇筑，混凝土 结构施工裂缝防治难度大。
第二部分 工程特点及施工难点
二、工程难点
2、体育场混凝土结构环向设置4条变形缝，缝间最大长度 352m；游泳馆池体2000㎡底板及300m池壁整体浇筑，混凝土 结构施工裂缝防治难度大。
第一部分 工程概况 5、节能工程
PVC地板
看台聚脲喷涂面层
第一部分 工程概况 5、节能工程
地源热泵
太阳能热水
第二部分 工程特点及施工难点
一、工程特点 1 工程总体造型新颖独特，建筑总体布局美观，体
等效风荷载计算方法总结
等效静力风荷载的物理意义从风洞试验获取屋面风荷载气动力信息，到得到结构的风振响应整个过程来看，计算过程中涉及到风洞试验和随机振动分析等复杂过程，不易为工程设计人员所掌握，因此迫切需要研究简便的建筑结构抗风设计方法。
等效静力风荷载理论就是在这一背景下提出的。
其基本思想是将脉动风的动力效应以其等效的静力形式表达出来，从而将复杂的动力分析问题转化为易于被设计人员所接受的静力分析问题。
等效静力风荷载是联系风工程研究和结构设计的纽带[3]，是结构抗风设计理论的核心内容，近年来一直是结构风工程师研究的热点之一。
等效静力风荷载的物理意义可以用单自由度体系的简谐振动来说明[45, 108]。
图1.3 气动力作用下的单自由度体系对如图1.3的单自由度体系，在气动力()Pt 作用下的振动方程为：()mx cx kx P t ++= (1.4.1)考虑粘滞阻尼系统，则振动方程可简化为：()()()200222P t x f x f x mξππ++=(1.4.2)式中0f =为该系统的自振频率，ξ=为振动系统的临界阻尼比。
假设气动力为频率为f 的简谐荷载，即()20i ft P t F e π=，那么其稳态响应为：()()()2020012i ft F kx t e f f i f f πξ=-+⋅ (1.4.3)进一步化简有：()()2i ft x t Ae πψ-= (1.4.4)其中A =，()0202arctan1f f f f ξψ=-，A 为振幅，ψ为气动力和位移响应之间的相位角。
现在假设该系统在某静力F 作用下产生幅值为A 的静力响应，那么该静力应该为：F kA ==(1.4.5)如果不考虑相位关系，静力F 与简谐气动力()P t 将产生一致的幅值响应，则这两种荷载之间存在一种“等效”的关系，那么F 可以称为()Pt 的“等效静力风荷载”。
从上面这个简单的实例可以很清楚的体会到，所谓等效静力风荷载是指这样一种静力荷载，当把它作用于结构上时，其在结构上产生的静力响应（不仅指代位移响应，也包括内力响应等）与外加气动力荷载产生的动力响应最大幅值是完全相等的。
济南奥体中心体育馆
济南奥体中心体育馆济南奥体中心体育馆是位于中国山东省济南市历城区的一座大型体育馆。
作为中国奥委会认可的综合性体育场馆，它是举办各类体育比赛、演唱会和其他大型活动的理想场所。
下面将从济南奥体中心体育馆的设计构造、功能特点以及举办的重要活动方面，对这座体育馆进行进一步的介绍。
首先，济南奥体中心体育馆的设计构造值得一提。
作为一座现代化建筑，体育馆的建筑面积超过了10万平方米，总建筑布置由主馆和训练馆两部分组成。
主馆可容纳约1.6万人，并配备了最先进的音响设备和大屏幕电视，以确保观众能够获得最佳的视觉和听觉体验。
而训练馆则可容纳约2千人，为运动员提供了专业的训练设施和场地。
其次，济南奥体中心体育馆的功能特点也非常突出。
体育馆内设有多个功能区域，包括篮球场、乒乓球场、羽毛球场、网球场等，以满足不同体育项目的需求。
同时，馆内还配备了健身房、游泳池和壁球场等设施，提供了全方位的健身和娱乐选择。
此外，体育馆还设有众多餐饮区域和商店，为观众和运动员提供便捷的用餐和购物环境。
除了常规的体育活动，济南奥体中心体育馆还承办了许多重要的大型活动。
其中包括国际篮球比赛、全国乒乓球比赛、羽毛球赛事等。
体育馆作为中国体育赛事的重要场馆之一，承担了举办这些比赛的重要责任。
此外，体育馆还吸引了众多国内外知名歌手和乐团到来举办演唱会和音乐节，为广大观众带来了丰富多彩的文化娱乐活动。
济南奥体中心体育馆的建设和运营对于促进体育事业的发展和城市形象的提升起到了积极的作用。
作为一个综合性体育场馆，它不仅为运动员提供了一个专业的训练和比赛平台，也为广大观众提供了一个欣赏精彩比赛和享受高品质文化活动的场所。
在今后的发展中，希望济南奥体中心体育馆能够继续发挥其优势，为济南市民带来更多丰富多彩的体育和文化活动。
肋环型单层曲板网壳结构的风振响应及等效静风荷载
第 ２期
冯若 强 ， ： 环 型单层 曲板 网壳结 构的风振 响应及 等效 静风荷 载 等 肋
—
３３ ３
正 ， 屋盖 其余 大 部分 风压 分布 以负 压 为主 ． 而
Ｆ ｎ ｕ ｑａ ｇ－ Ｄ ｎ ｉｇ ｕ Ｌ ｉｇ ｉ ｇ Ｙ ｉｏ ｇ ｅ ｇＲ ｏ ｉ ｎ ｉｇＪ ｈ ｉ ｎ ｘａ ｅＪ ｎ ｎ Ｑ ｎ ｈ
（ ｅ ａｏａｏｙｏ ｏ ｃｅ ｎ ｒｓｅｓｄＣ ｎ ｒｔ Ｓｒｃ ｒｓｏ ｎｓｙｏ ｄ ｃｔ ｎ Ｓ ｕｈ ａｔ ｎｖｒｉ Ｎａｊ ｇ２ ０ ９ Ｃ ｉａ Ｋ ｙＬ ｂ ｒｔｒ ｆ ｎｒｔ ａｄＰｅｔ ｓｅ ｏｃｅｅ ｔ ｔ ｅ ｆ Ｃ ｅ ｒ ｕｕ Ｍｉｉｒ ｆ ｕａ ｏ ， ｏ ｔｅｓ Ｕ ｉｅｓｙ， ｎ ｉ １０ ６， ｈｎ ） ｔ Ｅ ｉ ｔ ｎ （Ｓａ ｅ ａｏａｏ ｆ ｕ ｔ ｐｃ ｕｌｉｇＳ ｉ ｃ ，Ｓ ｕｈＣ ｉａＵｎｖｒｉ ｆ ｅｈ ｏｏ ｙ ｕ ｇ ｕ５ ０ ０ ｔｔ Ｋ ｙＬ ｂ ｒｔｒ ｏ ｂｒ ｉ Ｂ ｉ ｎ ｃｅ ｅ ｏ ｔ ｈｎ ｉｅｓ ｏ ｃｎ ｌｇ ，Ｇ ａ ￣ｏ ５０，Ｃ ｉａ ｅ ｙ Ｓ ｏ ａ ｌ ｄ ｎ ｙ ｔ Ｔ ｎ １ ｈｎ ） （ Ｇ ａｇｏ ｇＰｏｉｃａ Ａｃｄ ｍｙｏ ｕｌｉ ｅｅｒｈ ｕ ｇ ｕ５ ００ Ｃ ｉａ ｕ ｎ ｄｎ ｒｖｎ ｉ ａｅ ｆＢ ｉ ｎ Ｒ ｓａｃ ，Ｇ ａ ￣ｏ １ ５０， ｈｎ ） ｌ ｄｇ ｎ Ａｂｓｒ ｃ ｔ ａ ｔ：Ｔｈ ｉｄ ｐ ｅ ｓ ｒ ｎｄ ｔ ｎ ｉ ｄ ｃ ｄ ｖ ｂ ａ ｏ ｆ ａ ｓｎ ｌ ．ａ ｒ Ｇ ｅｇ ｒ ｌ ｔ ｃ ｈ ｌ ｅ ｗ ｎ ｒ ｓｕ ｅ ａ ｈｅ ｗｉ ｄ—ｎ ｕ ｅ ｉ ｒ ｔ ｎ ｏ ｉ ｇ ｅ １ｙｅ ｉ ｅ ａｔ ｅ ｓ ｅｌ ｉ ｉ ｗ ｉ ｕ ｖ ｄ ｐ ａｅ ａ ｅ ａ ａ ｙ ｅ ｔ ｃ ｒ ｅ ｌｔ ｒ ｌ ｚ ｄ． Ｄｉｆ ｒ ｎ ｅｈ ｄｓ ａ ｅ ｕ ｅ ｏ ｃ ｌｕ ａｅ ｔ ｅ ｅ ｕ ｖ ｌｎ ｔｔｃ ｗｉ ｄ ｈ ｎ ｆｅ ｅ ｔ ｍ ｔ ｏ ｒ ｓ ｄ ｔ ａｃ ｌ ｔ ｑ ｉ ａｅ ｔ ｓａ ｉ ｎ ｈ ｌａ ｏ ｄ，ａ ｅ ｃ ｃ ｌｔｏ ｃ ｕ ａ ｙ ａｅ ｃ ｍ ｐａｅ ｎｄ ｔ ａ ｕ ａｉ ｎ ａ ｃ ｒ ｃ ｏ ｈ ｌ ｒ ｒ ｄ． Ｔｈ ｅ ｕ ｔ ｆ ｔ ｅ ｗ ｉｄ ｔ ｎ ｅ ｘ ｅ ｉ ｅ ｔ ｓ ｏ ｅ ｒ ｓ ｌｓ ｏ ｎ ｕ ｎ ｌｅ ｐ ｒｍ ｎ ｈ ｗ ｈ
社会资本视角下的农村基层选举——基于A村的实证研究
资源 对 经济 活 动影 响 的 角度 ，首次 提 出 了与物 质 资
本、 人力 资本相 对应 的一 个崭 新 的理论 概念— —社 会 资 本 。洛 瑞 虽 然 使 用 了社 会 资 本 这 一 概 念 ， 但 并没 有
对此 进行 系统研究 ， 因 而 也 没 有 引 起 学 界 的重 视 。 １ ９ ８ ０年 ，法 国 社 会 学 家 皮 埃 尔 ・ 布迪 厄 （ Ｐ ． Ｂｏ ｕ ｒ — ｄ ｉ ｅ ｕ ） 正式 提 出了“ 社会 资本 ” 这一 概念 ， 并 且指 出 ， “ 社
中 的 社 会 资 本 往 往 并 不 发 挥 积 极 的作 用 。 为 此 ， 本 文 着 重 探 讨 了 社 会 资 本 在 农 村 基 层 民 主 选 举 中 的 表 现
农 村基 层 民主政治 建设 主要 包括 民 主选举 、 民 主
一
、
决策 、 民主管理 、 民 主 监 督 这 四个 方 面 。其 中 民主 选 举 是 农 村 基 层 民 主 政 治 建 设 的基 础 ，只 有 民 主选 举 搞 好
社 会 资 本 概 念 的 界 定 及 研 究 的 缘 起
化， 诸如 通过金钱投 资（ 买选 票 和 换 票 ） 、 请 客送礼 、 利 益 承 诺 等 方 法 拉 拢 选 举 人 。 为此 ， 就 需要 不 断提 升 社
会 资本存 量 ， 发 展 以信任 、 互 惠 和 合 作 为 核 心 的 公 民 自组 织 。 只 有 这 样 才 能 形 成 发 展 农 村 经 济 、 社会 、 文
９８ ・
声 望则 可以有各 种各样 的理解 ……” 。［ １ １ 布迪 厄对社会
条文说明08
条文说明088风荷载8.1 风荷载标准值及基本风压8.1.1 影响结构风荷载因素较多，计算方法也可以有多种多样，但是它们将直接关系到风荷载的取值和结构安全，要以强制性条文分别规定主体结构和围护结构风荷载标准值的确定方法，以达到保证结构安全的最低要求。
对于主要受力结构，风荷载标准值的表达可有两种形式，其一为平均风压加上由脉动风引起结构风振的等效风压；另一种为平均风压乘以风振系数。
由于在高层建筑和高耸结构等悬臂型结构的风振计算中，往往是第1振型起主要作用，因而我国与大多数国家相同，采用后一种表达形式，即采用平均风压乘以风振系数βz ，它综合考虑了结构在风荷载作用下的动力响应，其中包括风速随时间、空间的变异性和结构的阻尼特性等因素。
对非悬臂型的结构，如大跨空间结构，计算公式（8,1.1-1）中风荷载标准值也可理解为结构的静力等效风荷载。
对于围护结构，由于其刚性一般较大，在结构效应中可不必考虑其共振分量，此时可仅在平均风压的基础上，近似考虑脉动风瞬间的增大因素，可通过局部风压体型系数μsl 和阵风系数βgz 来计算其风荷载。
8.1.2 基本风压的确定方法和重现期直接关系到当地基本风压值的大小，因而也直接关系到建筑结构茌风荷载作用下的安全，必须以强制性条文作规定。
确定基本风压的方法包括对观测场地、风速仪的类型和高度以及统计方法的规定，重现期为50年的风压即为传统意义上的50年一遇的最大风压。
基本风压w 0是根据当地气象台站历年来的最大风速记录，按基本风速的标准要求，将不同风速仪高度和时次时距的年最大风速，统一换算为离地10m 高，自记10min 平均年最大风速数据，经统计分析确定重现期为50年的最大风速，作为当地的基本风速υ0，再按以下贝努利公式计算得到：20021ρυ=w 详细方法见本规范附录E 。
对风荷载比较敏感的高层建筑和高耸结构，以及自重较轻的钢木主体结构，这类结构风荷载很重要，计算风荷载的各种因素和方法还不十分确定，因此基本风压应适当提高。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
济南奥体馆屋盖结构风振响应和等效静力风荷载
弦支穹顶屋盖，作为一种重要的大跨度空间结构形式，已大量应用于体育场馆和工业设施等大型公共建筑。
弦支穹顶自身刚度较小，而且随着结构跨度的不断增大、屋面轻质材料的选用，其对风荷载的作用变得更加敏感，风荷载成为该类结构设计的控制荷载之一，目前缺乏对该类结构风振响应特性的深入认识和精细化的计算方法，没有形成相应的抗风设计指导。
因此，对大跨度的弦支穹顶结构的风振响应和等效静风荷载进行系统研究具有重要的理论意义和价值。
采用Davenport提出的三分量方法对非大变形空间柔性结构的风致响应和作用机理进行分析是目前的主流分析手段，并且自1967年三分量原理首次提出以来，国内外很多学者对其进行了改进[2～14]。
这些改进方法更好地解决了大跨空间结构风致响应的两个重要问题：（1）共振模态的选择及模态间的耦合项求解难题；（2）采用准静力方法求解背景分量以考虑所有模态对于背景响应的贡献。
值得注意的是，这些方法均不考虑背景与共振模态之间的耦合项而直接采用SRSS方法组合背景和共振分量来获得总脉动风致响应，这一作法对于背景和共振模态有较好分离的结构（高层建筑、高耸结构等）误差不大，然而对于大跨度空间柔性结构，这一耦合分量理论上是需要考虑的。
鉴于此，在模态加速度法和荷载响应相关法的基础上，推导出结构脉动风总响应的真实理论组合公式，首次定义了共振和耦合恢复力协方差矩阵，提出用于补偿背景和共振模态间交叉项的一致耦合方法（简称
CCM）来求解结构的风致响应，并在此基础上给出了背景、共振和交叉项等效静风荷载的计算方法，赋予各分量以明确的物理意义。
以国内最大跨度弦支穹顶屋盖结构的济南奥体馆为例，采用一致耦合方法以及改进的三分量方法进行风致响应和等效静风荷载计算，通过与全模态CQC计算结果的对比分析，揭示了结构风致响应中背景、共振和耦合分量的参与机理，以及等效静风荷载和风振系数的分布规律，验证了本文方法的高精度和有效性，为此类结构风振响应和等效静风荷载的精确求解和机理研究提供了新的思路。
清晰、简单易用、并且物理意义更加明确。
为了更好地阐述本文方法的理论基础，下一小节给出耦合和共振恢复力协方差矩阵的推导过程。
第2期柯世堂，等：济南奥体馆屋盖结构风振响应和等效静力风荷载振动工程学报第26卷12弹性恢复力协方差
响应Ri的对应的共振等效静风荷载为PeRi=gCppIiTσRi，r （19）综上可知，采用这一思路可以求解背景、耦合分量的风致响应和等效静风荷载。
需要注意的一点是，由式（17）求解的耦合响应协方差矩阵中的元素可能会出现负数的情况，分析其原因：元素为正时说明忽略耦合分量会低估结构的响应，为负时说明忽略耦合分量会高估结构的响应。
在代入到公式（18）求解耦合响应时一律按正值代入，但在组合时必须要考虑其正负影响。
14总风致响应和ESWL的组合
风洞试验模型几何缩尺比为1∶200，所处B类地貌，平均风剖面指
数α=016，模型顶部紊流度约为12%。
试验在同济大学TJ2风洞进行，采用美国Scanivalve扫描阀公司的*****电子压力扫描阀系统对模型表面测点同步测压，样本点数为6 000，采样频率为3125 Hz。
在结构屋面及墙面共布置了1 408个测点，以获得该测点处内外表面的静压力。
22风振响应及等效静风荷载
图3给出了结构前20阶自振频率的分布情况，可以看出结构的自振频率较低，在166到20Hz频率之间存在20阶频率，其低频模态分布十分密集，说明结构风振响应计算时不能忽略各模态之间的耦合效应。
计算时取10 m高的基本风速为283 m/s，阻尼比为002，峰值因子统一采用35。
图4给出了该弦支穹顶结构中心节点的位移响应功率谱密度函数图，从图中可以看出，该节点的风振响应中第1阶模态激发共振效应的能量并不是最大，而是由后面某一阶模态激发的共振效应最为显著，并且总风振响应是由多个模态激发的共振效应和准静力效应组合而成，且准静力效应贡献的背景分量不可忽略，但从响应功率谱图中无法直接观察图3结构固有发布图
背景和共振之间的交叉项所占比重的影响，需要进一步分析。
采用本文提出的CCM方法、改进的三分量方法（即考虑了共振模态之间的耦合效应）以及基于不同模态数目的CQC方法（理论意义上的精确解）对结构进行频域计算，提取几个典型节点的响应根方差。
表1给出了这3种方法计算的结果。
可以发现：（1）对于弦支穹顶这类大跨屋盖结构，必须考虑多阶模态
的贡献，应具体分析后确定参振模态数目，通过逐渐增加计算模态数并和精确解的计算结果对比确定该结构风振分析采用120阶即可；（2）采用改进的3分量方法的计算结果对于弦支穹顶结构的风振响应来说误差较大，其中最大误差达到1699%，说明忽略背景和共振模态之间的耦合分量对于该结构来说偏于危险，需要引起重视；（3）本文的CCM法计算结果和精确解的结果吻合的较好，最大误差值仅为461%，绝对平均误差小于2%，说明本文方法具有较高的精度；（4）节点位移风振系数在不同区域数值波动较大，大致16到30之间取值，在设计时不应取一定值，可采用分区取值或采用静力等效风荷载。
3结束语
笔者简要地讨论了弦支穹顶屋盖结构风振响应和等效静风荷载分布特征，及如何解决求解时共振模态之间的耦合效应、背景和共振之间的交叉项问题。
从随机振动理论出发，推导出用于补偿共振与背景间耦合分量的一致耦合法。
并将其用于济南奥体馆弦支穹顶屋盖的风致响应及等效静风荷载分析，验证了CCM法相比传统的三分量方法可以更加精确地求解结构的背景、共振及交叉项响应，并赋予等效静风荷载以更明确的物理意义。
分析结果表明，对于弦支穹顶屋盖结构，不仅要考虑各共振模态之间的耦合效应，背景和共振之间交叉项同样不能忽略，而本文的CCM方法可以很好的解决这一问题。