大跨屋盖结构风致振动分析及等效静力风荷载的研究

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1、ClassifiedIndex：TU3U．D．C．：624SouthwestJiaotongUniversityDoctorDegreeDissertationResearchonWind．．inducedVibrationandEquivalentStaticWindLoadsforLong-·spanRoofStructures(SupportedbyNationalScienceFund，GrantNo．50525518)(SupportedbyNationalScienceFund，GrantNo．50808148)Grade：2007Candida

2、te：LUONanAcademicDegreeAppliedfor：Speciality：Supervisor：Ph．D．BridgeandTunnelEngineeringProf．LIAOHailioct．，2012西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密口，在年解密后适用本授

3、权书；2．不保密囤，使用本授权书。学位论文作者签名：晋撺日期：汐fz，fZ，I7』爷泖多缗名=_登心雨"口蛰h导期曾日西南交通大学学位论文创新性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。本学位论文的主要创新点如下：1对大跨屋盖结构进行了系统的抗风类型划分，并给出各分类的判定标准、对应的风振计算方法和等效静力风荷载计算方法。其中，以背景模态

4、应变能和共振模态应变能的比值作为区分脉动风响应类型的公式，具有普适的性质，便于工程应用。(第3章)2对于大跨屋盖共振响应，提出了一种简化的风振计算方法．简化的完全二次型组合法(SimplifiedCompleteQuadraticCombination，简称SCQC法)。该方法通过对传统CQC法进行推导，并结合大跨屋盖结构特点和风荷载特性，将复杂的积分过程进行了简化，得到了简化的计算公式，其计算效率远高于传统的CQC法；另外，由于SCQC法同时考虑了模态耦合项实部和虚部的影响，其计算精度也得到了保证。(第4章)3针对大跨屋盖的风振响应和等效静力风荷载计算，提

5、出了一种新的计算方法．一致荷载响应相关系数法(ConsistentLoadResponseCorrelation，简称CLRC法)。该方法通过对传统动力方程的推导，得出了考虑背景耦合效应、共振耦合效应以及二者之间交叉项的CLRC法计算公式。CLRC法考虑了各种耦合作用，与传统CQC法的区别仅是被忽略掉的非主导高阶共振模态，因而具有很高的精度；同时，将广义恢复力的协方差矩阵分为背景、共振和交叉项并分别求解，极大提高了计算效率。(第5章)4提出了一种新的多目标等效静力风荷载计算方法。该方法选择一种更合适的基本向量(广义恢复力的本征模态)，广义恢复力的本征模态包括

6、了背景因素和共振因素，比其他基本向量更为有效；另一方面利用节点脉动风荷载极值对等效静力风荷载的值进行了约束，在引入权值因子的基础上，提高关键目标的等效精度，适当放松一般目标的等效精度，在满足多目标基础上，得到合理的等效静力风荷载分布。(第6章)辑甲1铄旧，签h秘皿文刀啵加如辄f1t丰学日西南交通大学博士研究生学位论文第1页摘要大跨屋盖结构体型各异，且具有质量轻、柔度大、阻尼小、振型密集等一系列特点，其风荷载分布、风振响应分析及等效静力风荷载的计算都具有特殊性。本文通过随机振动理论分析、风洞动态测压试验和工程案例计算，给出了大跨屋盖结构抗风类型划分标准，提出了

7、大跨屋盖结构风振响应和等效静力风荷载计算的SCQC法矛ICLRC法，并进行了多目标等效静力风荷载的研究。本文的主要研究内容如下：1．大跨屋盖结构及其抗风分析方法回顾：对大跨屋盖结构的发展概况进行了总结，并对历年来大跨屋盖结构的风毁事件进行了回顾。在对大跨屋盖结构的表面风荷载、风振响应和等效静力风荷载研究现状进行系统总结和比较的基础上，指出了各种方法优缺点和适用条件。针对目前大跨屋盖结构抗风研究存在的不足和需要改进之处，引申出本文需要进行的研究工作。2．大跨屋盖结构风洞动态测压试验：以一大跨屋盖结构动态测压风洞试验为例，介绍了风洞动态测压试验的基本原理和数据处

8、理方法。对模型制作、测点布置、系统要求、试验安排以及