考慮幕墻開孔的屋蓋結(jié)構(gòu)風(fēng)洞試驗及理論分析研究

　　隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和科技的進步，各種造型獨特、結(jié)構(gòu)新穎的大空間結(jié)構(gòu)建筑大量涌現(xiàn)。其中，大跨屋蓋結(jié)構(gòu)因其具有優(yōu)美的造型和良好的性能，被廣泛應(yīng)用于各種大型公共建筑中。這些建筑物大多具有質(zhì)量輕、柔性大、阻力小等特點，對風(fēng)荷載較為敏感，結(jié)構(gòu)設(shè)計時往往以風(fēng)荷載為主要控制荷載。此外，建筑物使用中，部分門窗的開敞或突然開孔導(dǎo)致的內(nèi)壓增大對屋蓋結(jié)構(gòu)的安全也會產(chǎn)生較大的影響。大量風(fēng)災(zāi)調(diào)查表明，屋蓋結(jié)構(gòu)的風(fēng)致破壞在很大程度上都是由于內(nèi)外壓的聯(lián)合作用所引起的。然而，目前人們對建筑物內(nèi)壓變化的產(chǎn)生機理及評估尚處于研究階段，在進行結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)設(shè)計時，國內(nèi)外現(xiàn)行荷載規(guī)范僅提出了名義封閉或者開敞時的內(nèi)壓系數(shù)建議值。因此，開展屋蓋結(jié)構(gòu)風(fēng)致內(nèi)壓的研究具有極其重要的學(xué)術(shù)意義和工程應(yīng)用價值，也是現(xiàn)代結(jié)構(gòu)風(fēng)工程領(lǐng)域研究的熱點之一。針對上述問題，在國家自然科學(xué)基金（項目編號：９０８１５０３０、５１１７８１７９、５１７７８０７２）的資助下，作者以典型的大跨屋蓋結(jié)構(gòu)為工程背景，通過剛性模型風(fēng)洞試驗及理論分析的方法，對屋蓋結(jié)構(gòu)進行了表面風(fēng)壓分布、風(fēng)壓脈動特性、風(fēng)壓統(tǒng)計特性、風(fēng)致響應(yīng)等的詳細的分析研究；同時對立面幕墻開孔的屋蓋結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載特性、內(nèi)部風(fēng)效應(yīng)、風(fēng)致響應(yīng)及內(nèi)壓傳遞方程的理論推導(dǎo)與孔口等效阻尼比等進行了詳細的研究；根據(jù)實際工程應(yīng)用中建筑物存在多面幕墻開孔的現(xiàn)象，利用空氣絕熱變化狀態(tài)方程和伯努利方程，對雙面幕墻開孔的內(nèi)壓傳遞方程進行了推導(dǎo)，并就背立面幕墻開孔對開孔結(jié)構(gòu)內(nèi)壓響應(yīng)的影響進行了闡述，利用時程分析的方法對背立面孔洞的附加阻尼特性進行了分析，為進一步開展多立面幕墻開孔的研究提供理論指導(dǎo)；將傳統(tǒng)的風(fēng)振系數(shù)計算方法與采用目標(biāo)概率法得到的位移風(fēng)振系數(shù)進行了對比，對計算結(jié)果的精度及合理性進行分析探討；研發(fā)出一種能控制試驗?zāi)Ｐ烷T洞自動開啟的裝置。研究成果可為工程技術(shù)人員或科研人員對屋蓋結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)設(shè)計及荷載規(guī)范相關(guān)條文的修訂提供參考依據(jù)。

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