大跨度屋盖结构风振响应和等效静风荷载的快速算法和应用.pdf

第43卷第7期土木工程学报Vol.43No.7

2010年7月CHINACIVILENGINEERINGJOURNALJul.2010

大跨度屋盖结构风振响应和等效
静风荷载的快速算法和应用
李小康1谢壮宁2

(1.汕头大学,汕头515063;2.华南理工大学,广州510641)

摘要:采用一种新的快速算法—谐波激励法(HEM)计算复杂大跨度空间结构的风致响应,该方法的精度等同于完
全二次型组合(CQC)方法,对内存的消耗却要远小于CQC方法且计算速度要显著比CQC方法快。在得到结构风
致响应的基础上,基于荷载响应相关(LRC)原理计算出包含共振响应和模态耦合的结构等效静风荷载(ESWL)。
将本文方法应用于一复杂体育场屋盖的风振响应和ESWL的计算分析,通过对该结构风致响应的特征和ESWL分
布的分析和讨论,证明了本文方法的有效性。文中还对响应的背景和共振分量的相关特征进行分析,结果显示:响
应的背景和共振分量的相关系数最大可达-0.13,忽略这种相关特征所产生的误差最大可达6%并高估了结构的
风振响应。
关键词:大跨度屋盖;风致响应;谐波激励法;等效静风荷载;风洞试验
中图分类号:TU393.3文献标识码:A
文章编号:10002131X(2010)0720029208
Efficientalgorithmandapplicationforthewind2inducedresponseand
equivalentstaticwindloadoflarge2spanroofstructures

LiXiaokang1XieZhuangning2
(1.ShantouUniversity,Shantou515063,China;2.SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou510641,China)

Abstract:Anefficientalgorithmnamedasharmonicexcitationmethod(HEM)isemployedtocalculatethewind2
inducedresponseofcomplexlarge2spanroofstructures.Themethodhasthesameaccuracyas,butmuchfasterand
lessermemoryconsumptionthanthetraditionalcompletequadraticcombination(CQC)approach.Onthebasisofthe
wind2inducedresponseobtainedusingtheHEMapproach,theload2response2correlation(LRC)approachisappliedto
estimatetheequivalentstaticwindload(ESWL)onstructureswithwind2inducedresponse(includingtheresonant
response)andmodalcorrelation.Acomplexstadiumroofstructureisanalyzedtoillustratetheeffectivenessofthe
proposedmethod.Thecorrelationsbetweenthebackgroundandresonantcomponentsoftheresponsearealsoanalyzed.
Theresultsshowthatthemaximumcorrelationcoefficientbetweenthebackgroundandresonantcomponentsis-0.13,
andthatneglectingthiscorrelationmayresultinanerrorof6%andoverestimationofthewind2inducedresponseofthe
structure.
Keywords:large2spanroof;wind2inducedresponse;harmonicexcitationmethod;equivalentstaticwindload;wind
tunneltest
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性结构风振响应的精确算法,然而该方法对计算速度和
引言
计算机内存需求都很高,难以满足大型工程问题计算的
复杂大跨屋盖结构的风振响应和等效静风荷载需要,因此简化计算从而快速有效地获得大跨屋盖结构
(ESWL)计算历来都备受结构风工程人员的关注。理的风振响应及相应的ESWL成为研究的重点。
论上,传统的完全二次型组合(CQC)方法是一种计算线一