大跨度屋盖结构风振响应的时程分析法.docx

大跨度屋盖结构风振响应的时程分析法
大跨度屋盖结构是指跨度大于50米的建筑结构，如广场、体育场馆、展览馆等。由于其体量巨大，风力的影响很大，因此需要进行风振响应的时程分析。
时程分析法是一种基于时间的结构分析方法，它可以考虑结构在时间内的动态响应过程。在时程分析过程中，需要把结构分为许多小的时间步，依次计算每个时间步内的响应，以获得结构的时间历程响应。时程分析法的结果更精确，可以逐渐加大时间步的间隔以得到更准确的响应结果。
大跨度屋盖结构的风振响应分析过程可以分为如下步骤：
第一步，确定结构的动力特性。通过有限元方法建立数学模型，计算结构的自然频率和阻尼值等动力特性参数。自然频率是指结构自由振动时的固有频率，而阻尼值则是结构在弹性减振、摩擦阻尼和粘滞阻尼等方式下的阻尼程度。
第二步，确定风荷载。风荷载是结构在风场中所承受的作用力，它与风速、结构形态、流场密度和风向等因素有关。根据风工程规范和当地风环境特点，确定结构表面的静态风荷载和瞬时风荷载。静态风荷载是指结构在平均风场中所承受的压力，它可以用风压系数乘以结构表面积得出。而瞬时风荷载则是指结构在风速瞬间变化时所承受的作用力，其作用时间很短，一般为0.1秒左右。瞬时风荷载的计算需要采用风洞试验或计算流体力学等方法得到。
第三步，编制时程分析程序。时程分析程序需要考虑结构的非线性特性、荷载随时间的变化及动力特性参数等因素，以模拟结构的实际响应过程。可采用ANSYS、ABAQUS、SAP等结构分析软件进行时程分析。
第四步，进行时程分析并评估结构的风振响应。时程分析程序将通过一小时间步一小时间步地计算结构的响应，从而得到结构的时间历程响应。通过对响应结果的评估，可以确定结构的风振安全性。
在进行大跨度屋盖结构风振响应的时程分析时，需要注意以下事项：
一是确定动力特性参数时需要考虑结构材料的非线性特性，如混凝土的损伤、钢材的塑性变形等。
二是确定风荷载时需要考虑风场环境的复杂性。在设计过程中应充分考虑地形、地面摩擦系数、大气稳定度等因素对风场的影响。
三是编制时程分析程序时需要设置合适的时间步长和求解器，以保证计算精度和计算效率。
综上所述，大跨度屋盖结构风振响应的时程分析是结构设计中重要的部分。通过合理的动力特性参数、风荷载及时程分析方法，可以分析预测结构的动态响应过程，进而评估风振安全性，指导结构的设计和实施。