考慮幕墻開孔的屋蓋結構風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、結構新穎的大空間結構建筑大量涌現(xiàn)。其中，大跨屋蓋結構因其具有優(yōu)美的造型和良好的性能，被廣泛應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，對風荷載較為敏感，結構設計時往往以風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致的內(nèi)壓增大對屋蓋結構的安全也會產(chǎn)生較大的影響。大量風災調(diào)查表明，屋蓋結構的風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，在進行結構的抗風設計時，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，開展屋蓋結構風致內(nèi)壓的研究具有極其重要的學術意義和工程應用價值，也是現(xiàn)代結構風工程領域研究的熱點之一。針對上述問題，在國家自然科學基金（項目編號：９０８１５０３０、５１１７８１７９、５１７７８０７２）的資助下，作者以典型的大跨屋蓋結構為工程背景，通過剛性模型風洞試驗及理論分析的方法，對屋蓋結構進行了表面風壓分布、風壓脈動特性、風壓統(tǒng)計特性、風致響應等的詳細的分析研究；同時對立面幕墻開孔的屋蓋結構的風荷載特性、內(nèi)部風效應、風致響應及內(nèi)壓傳遞方程的理論推導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，并就背立面幕墻開孔對開孔結構內(nèi)壓響應的影響進行了闡述，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；將傳統(tǒng)的風振系數(shù)計算方法與采用目標概率法得到的位移風振系數(shù)進行了對比，對計算結果的精度及合理性進行分析探討；研發(fā)出一種能控制試驗模型門洞自動開啟的裝置。研究成果可為工程技術人員或科研人員對屋蓋結構的抗風設計及荷載規(guī)范相關條文的修訂提供參考依據(jù)。

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