双层柱面网壳结构的风振响应研究

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翻新时间：2023-02-04

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双层柱面网壳结构的风振响应研究

【摘要】柱面网壳结构在实际工程中的应用以双层网壳居多，且属于柔性结构，其在风荷载作用下的风振响应不容忽视。本文以某实际双层柱面网壳结构为背景，建立有限元模型，进行模态分析之后在频域中采用风洞试验获取的A类风场条件下结构表面风荷载数据进行风振位移响应计算，给出了峰值位移响应随风向角变化的结果。结果表明：在试验风向角90°-180°范围内150°风向角是该结构的位移响应控制性风向角。

【关键词】柱面网壳结构；频域分析；风振响应；位移响应

0 引言

对于网壳结构的抗风性能研究以往大多针对单层柱面网壳结构，而实际工程中应用较多的则是双层柱面网壳结构，该类型结构具有跨度大、质量轻、阻尼小等特点，是柔性结构，易遭受风荷载作用而毁坏，因此，有必要研究双层柱面网壳结构的风振响应。

结构的风振响应分析方法一般有时域和频域两种分析方法，时域分析方法是将风荷载时程直接作用在结构上，然后通过逐步积分法分析结构的动力时程响应。频域分析方法是基于随机振动理论，通过利用频响函数直接建立响应功率谱与脉动风压谱之间的联系，进而获得结构的均方响应值。此方法中的模态叠加法计算效率较高、物理概念清晰，可以直接得到风振响应随风荷载特性和结构的基本特性的变化规律，在实际工程中的应用较为广泛。

1 风洞试验

2 风振位移响应分析

2.1 风振位移响应计算方法

2.2 结构模态分析

双层柱面网壳结构模型采用Ansys软件建立，模态分析结果前四阶见图2（MX表示在此处模态位移最大），图中的第一阶模态图为左右横向振动，第

二、四阶模态图为横向和竖向耦合振动，第三阶模态图为前后纵向振动。

2.3 计算参数选取

选取前50阶模态参与风振响应计算，结构阻尼比为0.02，基本风压为0.88kPa（50年重现期）。

2.4 风振峰值位移响应随风向变化的的规律分析

根据前文所述频域方法和计算参数，对双层柱面网壳结构在试验风向90°-180°时的风振响应进行分析。

从结构整体变形的协调性可知双层柱面网壳结构上下弦节点变形差别不大，故在位移响应分析时只考虑结构上弦节点。结构位移响应以沿跨度方向和竖向位移为主，原因在于纵向位移响应很小，比竖向位移和沿跨度方向位移小一个数量级，故后文不予讨论。同时通过2.2节的模态分析可知结构顶部及腰部位置处易出现最大峰值响应，本文将对此进行重点分析。必须注意的是，本文中提到的某风向角下的峰值位移是指在该风向角下所有结构节点中出现的绝对值最大的竖向或沿跨度方向位移，该位移在不同风向下尽管都出现在相同区域，但并不一定发生在同一节点上。

3 总结

【参考文献】

[2]米福生.干煤棚风致响应及干扰效应研究[D].同济大学，2007.

[3]黄本才，汪丛军.结构抗风分析原理及应用[M].上海：同济大学出版社，2001.