复杂高耸结构风洞试验及风振响应研究（可复制毕业论文）.pdf

摘要高耸结构是一种特殊的结构形式,具有高度高、重量轻、刚度小、外形细长等特点,应用于电力、通讯、广播电视等领域。高耸结构的外形特征决定了风荷载是其控制荷载,随着需求的提高和技术的进步,高耸结构日益向着更高、更轻、更柔的方向发展,使得对风荷载的敏感性进一步增强。随着科学技术的发展,结构的高度不断增加,轻质高强材料被广泛使用,同时出现了大量复杂体型的高层、高耸结构,这对抗风设计带来了新的问题。目前针对高层建筑的风振研究较多,而对于复杂体型的高耸结构风振研究较少,本文结合河南省广播电视发射塔风洞试验,对具有复杂体型的高耸结构三维风荷载以及风振响应,以及设计方法进行了深入的研究。本文在试验的基础上,对河南省电视塔的三维风荷载进行了研究,对比分析了不同方向风荷载的特点以及风向对风荷载的影响,在此基础上提出了结构不同高度处的三维风荷载时程的计算方法,最后采用时程分析的方法研究了该结构的三维风振响应。提出了可以考虑三维耦合振型的复杂高耸结构频域分析方法,广义模态力谱仍基于风洞试验采用振型修正的方法得到,对各阶模态力谱的自谱和互谱特性,以及不同方向的风荷载的模态力谱相关性进行了讨论。并采用楹戏ǚ直鸶隽吮尘跋煊Ψ至亢凸舱裣煊Ψ至康募扑惴法。并对比分析了风向角、计算振型数目、振型相关性、阻尼比对于结构风振响应的影响。详细介绍了河南省广播电视塔的气弹模型试验,包括风场的模拟、模型的制作和试验方法。并对试验数据进行处理,得到模型不同高度顺风向、横风向和扭转方向的位移、加速度响应均方根值,并分析了响应均方根值随风速和风向角的变化规律。本文提出了确定复杂高耸结构的等效设计风荷载的标准方法和简化方法,通过对比分析,本文提出的简化方法既避免了复杂的计算过程,又具有足够的精度。并对峰值系数和振型阻尼比这两个重要参数在设计应用中存在的问蹶进行了研究。关键词:复杂高耸结构高频动态天平测力试验三维风荷载三维风振响应气弹模型试验等效设计风荷载
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第一章绪论概述高耸结构是一种应用非常普遍的工程结构,除了众所周知的广播电视塔、邮电通信塔之外,在输电线路、海空导航、油矿钻井、化工排气、金属冶炼、风力发电、气象监测、大地测量、环境保护、旅游缭望、市政建设等方面也有广泛的应用。钢结构是高耸结构中最常见一种结构形式,与混凝土结构相比钢结构具有自重轻、施工速度快、地震作用小的特点,但随之带来的问题是结构的侧向刚度较小,由于该类结构具有高柔的特征,因此风荷载在绝大多数情况下成为了高耸结构设计的控制荷载。传统的高耸钢结构的功能和形式均比较的单一,常见的结构外形均是均匀和对称的。多采用四边形、六边形或八边形这样双轴对称的平面形状。随着时代的发展,人们对于高耸钢结构的要求也越来越高,大型钢结构电视塔由于其具有特有的高度和功能往往能成为当地的标志性建筑物,所以这类建筑物的设计建造必须综合考虑安全性,经济性以及艺术性。许多钢结构电视塔从单一的功能性构筑物逐渐演变成集旅游、餐饮、娱乐、广告等多种功能为一体。其造型也由过去四平八稳均匀对称的结构形式而转变成各种奇特和不对称的形式。近十几年来,全国掀起了兴建大型钢结构电视塔的高潮,例如高达广州中轴线电视塔、的河南省电视塔和的山东临沂电视塔..,这些工程不仅高度较高,而且其外形复杂,完全摒弃了钢结构电视塔传统的对称外形,成为了工程所在地城市的一道亮丽的风景。随着时代的发展,高耸结构日益向着更高、更轻、更柔的方向发展,外形也变得更加的复杂而多变,这就使得对风荷载的敏感性进一步增强。风灾是自然灾害中影响较大的一种,它发生频率高,次生灾害大,影响范围广,给人类带来过巨人的生命和财产损失。强风对高耸结构造成的破坏尤其严重,近年来,输电塔、