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膜結(jié)構(gòu)抗風(fēng)計(jì)算的內(nèi)容

時(shí)期:2024-03-04 15:22:21 點(diǎn)擊數(shù):6

膜結(jié)構(gòu)抗風(fēng)計(jì)算的內(nèi)容


膜結(jié)構(gòu)輕、柔、飄的顯著特點(diǎn)決定了膜結(jié)構(gòu)抗風(fēng)計(jì)算的內(nèi)容也有自身特點(diǎn)。


(1)靜風(fēng)壓體型系數(shù)的確定

風(fēng)荷載體型系數(shù)是描述風(fēng)壓在結(jié)構(gòu)上不均勻特征的重要參數(shù),一般結(jié)構(gòu)的體形系數(shù)可以從荷載規(guī)范查得。但膜結(jié)構(gòu)形狀各異,不能從荷載規(guī)范直接獲得風(fēng)壓體型系數(shù)。所以,較大的膜結(jié)構(gòu)基本都要求進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn),以獲得比較正確的膜結(jié)構(gòu)的局部風(fēng)壓凈壓系數(shù)和平均風(fēng)載體形系數(shù)。由于風(fēng)洞試驗(yàn)要滿足一系列的相似準(zhǔn)則,如幾何相似、雷諾數(shù)相似等,通常要完全滿足這些相似條件是不可能的,因此風(fēng)洞模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果有時(shí)會超過實(shí)測值很多。


(2)脈動(dòng)風(fēng)壓系數(shù)的確定

膜結(jié)構(gòu)在荷載作用下的位移較大,結(jié)構(gòu)位形的變化會對其周圍風(fēng)場產(chǎn)生影響,所以膜結(jié)構(gòu)的風(fēng)動(dòng)力響應(yīng)過程是流固耦合過程。這種動(dòng)力過程的風(fēng)洞試驗(yàn)必須采用氣動(dòng)彈性模型,因此實(shí)現(xiàn)起來技術(shù)難度較大。近年來發(fā)展的“數(shù)值風(fēng)洞”技術(shù)受到越來越多的重視。這種技術(shù)簡單的說就是將計(jì)算流體力學(xué)(CFD)和計(jì)算結(jié)構(gòu)力學(xué)(CSD)技術(shù)結(jié)合起來,用計(jì)算流體力學(xué)來模擬結(jié)構(gòu)周圍的風(fēng)場,用計(jì)算結(jié)構(gòu)力學(xué)來模擬膜結(jié)構(gòu),再借助某些參數(shù)的傳遞來實(shí)現(xiàn)兩者之間的耦合作用,不過,該方法還處試驗(yàn)階段。


(3)風(fēng)振動(dòng)力分析

風(fēng)力可分成平均風(fēng)和脈動(dòng)風(fēng)兩部分。平均風(fēng)的周期較長,其對結(jié)構(gòu)的作用性質(zhì)相當(dāng)于靜力。脈動(dòng)風(fēng)的周期較短,其對結(jié)構(gòu)的作用為動(dòng)力性質(zhì)。當(dāng)結(jié)構(gòu)的剛度較小,自振頻率較低時(shí),在脈動(dòng)風(fēng)荷載的作用下可能產(chǎn)生較大的變形和振動(dòng),所以在設(shè)計(jì)索膜這類小剛度結(jié)構(gòu)時(shí),應(yīng)進(jìn)行風(fēng)振動(dòng)力計(jì)算。索膜結(jié)構(gòu)具有振型頻譜密集、非線性特征和三維效應(yīng)不可忽略等特點(diǎn),針對高層和橋梁結(jié)構(gòu)的風(fēng)振分析方法不能直接應(yīng)用。索膜結(jié)構(gòu)的響應(yīng)與荷載呈非線性關(guān)系,對于索膜結(jié)構(gòu)定義荷載風(fēng)振系數(shù)或陣風(fēng)系數(shù)在理論上也是不正確的。


(4)空氣動(dòng)力失穩(wěn)

膜結(jié)構(gòu)是風(fēng)敏感結(jié)構(gòu),存在空氣動(dòng)力失穩(wěn)(AerodynamicInstability)的問題。從本質(zhì)上看,結(jié)構(gòu)空氣彈失穩(wěn)是由于結(jié)構(gòu)在振動(dòng)過程中從與氣流的振型耦合中吸收能量,當(dāng)吸收能量大于

耗散能量時(shí),就會產(chǎn)生能量累積,當(dāng)這種能量累積達(dá)到某一閥值(臨界風(fēng)速)后,結(jié)構(gòu)就會從一種低能量(穩(wěn)定)的振動(dòng)形式躍遷到另一種高能量(不穩(wěn)定)的振動(dòng)形式上去。所以,膜結(jié)構(gòu)存在設(shè)計(jì)風(fēng)速作用下的動(dòng)力失穩(wěn)問題,幸運(yùn)的是至今還沒有這方面破壞的膜結(jié)構(gòu)實(shí)例。


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