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屋盖结构分区-多目标等效静风荷载方法研究

李云 张先龙 刘洋 张佳武 冯若强

李云, 张先龙, 刘洋, 张佳武, 冯若强. 屋盖结构分区-多目标等效静风荷载方法研究[J]. 钢结构(中英文), 2022, 37(2): 22-29. doi: 10.13206/j.gjgS21022803
引用本文: 李云, 张先龙, 刘洋, 张佳武, 冯若强. 屋盖结构分区-多目标等效静风荷载方法研究[J]. 钢结构(中英文), 2022, 37(2): 22-29. doi: 10.13206/j.gjgS21022803
Yun Li, Xianlong Zhang, Yang Liu, Jiawu Zhang, Ruoqiang Feng. Research on Partition-Multi-Objective Equivalent Static Wind Load Method for Roof Structure[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2022, 37(2): 22-29. doi: 10.13206/j.gjgS21022803
Citation: Yun Li, Xianlong Zhang, Yang Liu, Jiawu Zhang, Ruoqiang Feng. Research on Partition-Multi-Objective Equivalent Static Wind Load Method for Roof Structure[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2022, 37(2): 22-29. doi: 10.13206/j.gjgS21022803

屋盖结构分区-多目标等效静风荷载方法研究

doi: 10.13206/j.gjgS21022803
详细信息
    作者简介:

    李云,男,1992年出生,工程师。Email:1018987081@qq.com。

Research on Partition-Multi-Objective Equivalent Static Wind Load Method for Roof Structure

  • 摘要: 屋盖结构造型独特各异,具有重量轻、跨度大、刚度低等特点,结构对风荷载敏感。在该类结构设计中,风荷载往往起主要控制作用。另外,结构节点杆件众多,所关心的目标响应也很多,传统的单目标等效方法难以实现对多个响应的等效。
    针对屋盖结构控制点不明确、等效静风荷载不确定性等特点,提出了分区-多目标方法。该方法基于屋盖结构形态及测点平均风压系数结果进行分区,以少量的分区脉动风压为荷载分布基本向量。当采用多目标等效理论计算等效静风荷载,尽管能保证目标响应的等效,但等效静风荷载的分布可能不甚合理,在局部区域存在远超实际情况的静风压。因此,为了保证分区等效静风压分布的合理性,引入权重因子,通过求解约束方程的最小值确定等效静风荷载的分布。为验证等效静风荷载的计算精度,假设时程分析法计算的风振响应为精确值,将分区多目标法计算风振响应的结果与时程分析法比较,进行误差分析。最后以屋盖结构实际工程为例,分析了所提出的分区-多目标方法的等效响应精度及适用性。
    通过分析得到以下结论:1)针对屋盖结构实际工程的多目标等效静风荷载,未构造约束条件的多目标等效方法的等效响应精度最高,整体误差最小。但往往存在不合理的极值风压,风压变化剧烈且集中,不适用于实际工程应用,需对多目标等效方程构造约束条件。2)对多目标等效方程设置约束条件后,整体等效响应精度比未约束的多目标方法略有下降,但在可接受范围内,等效风压极值得到了有效的约束,风压变化平缓。设置关键等效目标的加权约束多目标方法中,关键目标的等效响应与风振响应吻合良好,且能进一步改善等效风压分布形式。3)实际应用时可采用分布系数对分区脉动风压进行约束,一般取峰值因子为分布系数约束范围,或可适当放宽约束范围以保证等效响应精度。结果表明,该方法基本向量能很好地描述屋盖风场特性,采用该方法得到的等效静风荷载分布合理,分区风压变化均匀连续,等效响应精度高,且便于工程应用。
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-02-28
  • 网络出版日期:  2022-04-22

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