【word】 某火车站站台雨棚结构风振系数计算

【word】 某火车站站台雨棚结构风振系数计算 某火车站站台雨棚结构风振系数计算 第3O卷第4期 2011年8月 沈阳理工大学 JOURNALOFSHENYANGLIGONGUNIVERSITY V01.3ONo.4 Aug.2011 文章编号:1003—1251(2011)o4—0091一o4 某火车站站台雨棚结构风振系数计算 张江,尹越,罗跃名 (1.天津大学建筑工程学院,天津300072;2.滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室(天津大学),天津300072) 摘要:对某火车站站台雨棚结构风荷栽进行了数值研究,建立了火车站站台雨棚有限 元模型,依据风速功率谱通过数值模拟得到雨棚 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面测点风速时程及风压时程,对脉动 风作用下的雨棚结构进行了风振反应时程 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ,根据分析结果确定结构风振系数,为结 构设计中风荷载计算提供依据. 关键词:站台雨棚;风荷载;风振系数 中图分类号:TU312.1文献标识码:A WindLoadDeterminationforCanopyRoofofaRailwayStation ZHANGJiang,YINYue,LUOYueming (1.SchoolofCivilEngineering,TianjinUniversity,Tianjin300072,China; 2.KeyLaboratoryofCoastCivilStructureSafety(TianjinUniversity),MinistryofEducation,Tianjin300072,China) Abstract:Windloadonthecanopyroofofarailwaystationwasstudiednumerically.Finite elementmodelsweresetupforthecanopyroof.Timehistoriesofwindvelocityandwind pressureonthecanopyroofweresimulatedaccordingtowindpowerspectra.Thedynamic behaviouroftheroofstructurewasthenobtainedbytimehistoryanalysis.basedonwhichthe gusteffectcoefficientwasdetermined.Gusteffecteoefficientwasdeterminedtocalculatethe windloadforthedesignoftheroofstructure. Keywords:canopyroof;windload;gusteffectcoefficient 近年来,各种形式的大跨度空间钢结构大量 应用于各地火车站站台雨棚建设,由于跨度较大 且四面开敞,火车站站台雨棚一般对风荷载较为 敏感,结构设计中要求准确确定风荷载设计值. 结构承受的风荷载大小与脉动风引起的结构振动 有关,《建筑结构荷载规范》GB50009-2001…中采 用风振系数考虑结构风致振动对结构风荷载的影 响.但是,《建筑结构荷载规范》中仅给出了部分 规则体型结构的风荷载体型系数,而关于风振系 收稿日期:2011—07—05 作者简介:张江(1984一),男,硕士研究生;通讯作者:尹越 (197l一),男,副教授,博士,研究方向:钢结构基本理 论及空间钢结构. 数计算的条款大多针对高层结构,对体型复杂的 火车站大跨度站台雨棚结构难以采用. 对于体型复杂的大跨度结构,风洞试验是了 解结构风荷载特性的有效手段,已在工程中得到 广泛应用和认可,但风洞试验亦存在很多困难与 不足,比如风洞试验费用高,周期长;必须采用缩 尺模型,很难满足全部相似准则;准确模拟结构动 力特性较困难等. 目前,时域分析法和频域分析法是大跨度 屋面结构风振响应分析和风振系数求解的常用方 法.其中,时域法能进行较精确的非线性分析,对 物理分析对象的系统结构和特性进行直接的处理 和计算,响应量值可以直接求出,便于直观描述一 2 图l某火车站站台雨棚钢结构 平面图 风振系数的确定 2?l风振系数的定义及计算公 式 塌为i+Di,则根据位移风振系舀si=:1+ 结构各节点的位移响应 则位移风振系数可表示为(2) 第4期张江等:某火车站站台雨棚结构风振系数计算 的 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 又称为保证因子法,保证因子的取值与结 构风振系数的保证率(可靠度)相关.《建筑结构 荷载规范》中保证因子取2.2,根据高斯分布的概 率密度函数,保证因子取为2.2时,保证率可达到 98.6l%,一般能满足工程要求. 对结构的不同部位,风振系数往往会有差异, 如果这个差异比较小,为方便设计,可以对整体或 者某局部采用统一的风振系数值.风振系数计算 中可能出现一些所谓”风振系数奇点”l3』,即某些 位置平均风静力响应很小(可能接近于0),而风 振系数却很大.可以以平均风静力响应为权重, 运用最dx--乘法原理,引入一致风振系数的概念, 以位移风振系数为例,其一致位移风振系数可 计算如下: ? “ -- 2? (4) 其中,为按式(3)计算所得各节点位移风振系 数,为各节点平均风作用下的静位移. 2.2风速时程的模拟 为了对结构进行风振响应时程分析,需要对 结构表面测点的风速时程进行数值模拟.取站台 雨棚的一榀刚架,依据风速功率谱(竖向Daven. port谱,水平向Panofsky谱),采用结合快速傅立 叶变换算法的谐波叠加法编制MATLAB程序, 模拟站台雨棚表面33个测点(由左至右,均匀布 置)的风速时程.风速时程模拟参数取值如下:地 面粗糙度为B类,10米处风速为V1.=30.07m/s, 粗糙度系数为0.16;模拟风速时程的时间长度为 120s;频域分割数?为5000;模拟频率范围0.001 Hz至1Hz. 刚架左端测点A的水平风速时程和竖直风速 时程如图3所示,其对应的水平,竖直风速功率谱 与Davenport谱和Panofsky谱的对比如图4所示. 可以看出,数值模拟得到的风速时程与Dav. enport谱和Panofsky谱符合较好,证明风速时程模 拟的正确性. 2.3有限元分析模型建立及风荷载效应静,动力 分析 采用通用有限元分析软件ABAQUS建立站 (a)水平风速时程 (b)竖直风速时程 图3测点A风速时程 (a)水平功率谱比较 (b)竖直功率谱比较 图4测点A风速时程对应的功率谱 台雨棚平面钢架结构模型,如图5所示,钢管混凝 土柱及钢拱梁采用空间梁单元B33,吊杆采用桁 沈阳理工大学第3O卷 架单元T3D2,柱脚刚接,考虑檩条及支撑的作用, 根据檩条位置对刚架施加侧向约束.施加左风荷 载进行风载效应静,动力分析. 图5站钉雨棚刚架有限兀模型 平均风为静力荷载,它产生的静位移可通过 静力分析确定.脉动风荷载引起的结构响应由时 程分析确定,根据谐波叠加法模拟的各测点处的 风速时程,求出作用在结构上的风压时程及脉动 风荷载,通过时程分析法求解结构的动位移响应. 结构动力分析中阻尼采用瑞雷阻尼,阻尼比为 0.02. 2.4站台雨棚钢结构风振系数计算 图7轴力风振系数与单元轴力均值的关系 图8弯矩风振系数与单元弯矩均值的关系 力一致风振系数为1.5. 取保证因子为2.2,计算得到站台雨棚结构各3结束语 节点位移风振系数如图6所示. 图6站台雨棚结构位移风搌系数 可以看出,结构位移响应风振系数比较接近, 大部分数值在1.5上下,个别位移均值很小,而风 振系数较大,为风振系数的奇点.根据式(4)求得 结构位移一致风振系数为1.5. 选取有代表性构件单元,计算单元轴力及弯 矩的风振系数分别如图7,图8所示. 可以看出,个别单元内力绝对值很小,但风振 系数偏大,成为风振系数奇点,按式(11)计算其一 致内力风振系数为1.3. 根据柱脚反力时程计算站台雨棚结构柱脚反 本文以某火车站站台雨棚为例,采用时域分 析法确定结构风荷载风振系数为结构风荷载设计 值计算提供依据.采用时域分析方法确定了站台 雨棚结构位移,内力及反力风振系数,建议设计中 统一取结构风振系数为1.5. 参考文献: 【1]GBS0009—2001,建筑结构荷载规范[s]. [2]舒新玲,周岱,王泳芳.风荷载测试与模拟技术的回顾及展望 [J].振动与冲击,2002,21(3):6—10. [3]何艳丽,李燕.单层筒壳的风振响应及实用抗风设计方法 [J].空间结构,2006,12(3):7—11. [4]张相庭.结构风压与风振计算[M].上海:同济大学出版社, 1985. [5]周颖.双层网壳屋盖的风振响应和风振系数研究[D].天津: 天津大学,2004. [6]ABAQUSversion6.8Documentation[z].ABAQUSInc., 2008. (责任编辑:马金发)