點式大跨幕墻支承體系風(fēng)致隨機(jī)振動研究.pdf

1、風(fēng)荷載是幕墻支承結(jié)構(gòu)體系的重要荷載，它分為平均風(fēng)和脈動風(fēng)兩部分。平均風(fēng)的周期大大地大于一般結(jié)構(gòu)的自振周期，因而其作用性質(zhì)相當(dāng)于靜力。脈動風(fēng)是由于風(fēng)的不規(guī)則性引起的，它的強(qiáng)度是隨時間按隨機(jī)規(guī)律變化的，由于它的周期較短，因而其作用性質(zhì)是動力的，引起結(jié)構(gòu)的振動。20世紀(jì)60年代，Davenport的一系列研究使結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)設(shè)計方法產(chǎn)生了巨大的進(jìn)步，他把其中的脈動風(fēng)看成一平穩(wěn)高斯隨機(jī)過程，并提出了脈動風(fēng)的功率譜密度模型。Davenpon提出的這些

2、基本理論至今仍為各國規(guī)范采用，我國規(guī)范也是如此。 但由于點式玻璃幕墻出現(xiàn)的時間較晚，且大多屬于附屬結(jié)構(gòu)，所以理論研究跟不上實際生產(chǎn)的需要。我國規(guī)范將玻璃幕墻結(jié)構(gòu)視為圍護(hù)和裝飾結(jié)構(gòu)，其等效風(fēng)荷載通過陣風(fēng)系數(shù)來計算。采用陣風(fēng)系數(shù)進(jìn)行抗風(fēng)設(shè)計也就是不考慮脈動風(fēng)引起的結(jié)構(gòu)的振動。對于傳統(tǒng)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，脈動風(fēng)引起的結(jié)構(gòu)振動相當(dāng)微小，抗風(fēng)設(shè)計時采用陣風(fēng)系數(shù)不會引起多大的誤差。然而隨著點式玻璃幕墻在大跨度、超高層結(jié)構(gòu)中的廣泛應(yīng)用，其支承結(jié)構(gòu)體系

3、越來越柔，風(fēng)致振動也越來越顯著。此時若繼續(xù)采用陣風(fēng)系數(shù)進(jìn)行抗風(fēng)設(shè)計，將使得計算的結(jié)果與實際情況相差較大。更合理的方法是采用隨機(jī)振動方法計算出來的風(fēng)振系數(shù)進(jìn)行抗風(fēng)設(shè)計。在我國建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范中，風(fēng)振系數(shù)定義為等效靜風(fēng)荷載和平均風(fēng)荷載的比值。等效靜風(fēng)荷載作用下結(jié)構(gòu)的位移和實際風(fēng)荷載作用下結(jié)構(gòu)的具有一定保證率的位移相等。 對于點式大跨幕墻水平支承結(jié)構(gòu)體系，以兩端簡支梁和固支梁作為風(fēng)振分析的等效模型。然后以兩端簡支梁模型為基礎(chǔ)，運用隨機(jī)

4、過程和隨機(jī)振動理論，推導(dǎo)其在隨機(jī)風(fēng)荷載作用下響應(yīng)的具體表達(dá)式，并由此提出了風(fēng)振系數(shù)的簡化計算公式。在此基礎(chǔ)上，本文對兩端固支梁模型的情況進(jìn)行了分析，使用支承方式修正系數(shù)對上述簡化計算公式進(jìn)行了修正，首先提出了完善的點式大跨幕墻水平支承結(jié)構(gòu)體系風(fēng)振系數(shù)的簡化計算公式，并利用數(shù)值仿真技術(shù)對提出的風(fēng)振系數(shù)簡化計算公式進(jìn)行了準(zhǔn)確性和可靠性驗證。 對于點式大跨幕墻網(wǎng)架支承結(jié)構(gòu)體系，本文首先提出以四邊簡支矩形板作為風(fēng)振分析的等效模型。然后在

5、等效模型的基礎(chǔ)上，運用隨機(jī)過程和隨機(jī)振動理論，推導(dǎo)其在隨機(jī)風(fēng)荷載作用下響應(yīng)的具體表達(dá)式，并由此提出了風(fēng)振系數(shù)的簡化計算公式。在此基礎(chǔ)上，本文對網(wǎng)架支承結(jié)構(gòu)體系不落地的情況進(jìn)行了分析，并通過高度修正系數(shù)加以修正，首先提出了完善的點式大跨幕墻網(wǎng)架支承結(jié)構(gòu)體系風(fēng)振系數(shù)的簡化計算公式，并利用數(shù)值仿真技術(shù)對提出的風(fēng)振系數(shù)簡化計算公式進(jìn)行了準(zhǔn)確性和可靠性驗證。 本文提出的點式大跨幕墻水平支承結(jié)構(gòu)體系和網(wǎng)架支承結(jié)構(gòu)體系的風(fēng)振系數(shù)簡化計算公式具