分析拱形鋼結構的風效應
2020-03-13 10:20 鋼結構公司 陜西鋼結構
1、風荷載對結構的作用表現為平均風壓的不均勻分布作用和脈動風壓作用。拱形鋼結構的風效應分析目前在理論上已經比較成熟,但尚缺乏簡便實用的工程計算方法，所以在實際工程設計中,需要根據具體情況由專業機構對拱形鋼結構的風效應進行分析或進行風洞試驗。
2、雖然拱形鋼結構的幾何形狀相對簡單,《建筑結構荷載規范》GB50009中對不同矢跨比的落地拱和高架拱的風荷載體型系數都作了規定,但是在實際工程中的拱形鋼結構風壓分布還是會受到其他一些因素的影響,如風向、曲率變化和相鄰建筑物等,因此對于體型復雜且重要的拱形鋼結構,其風荷載體型系數可以通過風洞試驗確定。
3、以風振系數表達的結構等效靜風荷載主要適用于以基階振動為主的高層鋼結構,拱形鋼結構的振動中往往存在多階振型的貢獻,因此采用風振系數考慮拱形鋼結構的風致動力效應只是一種近似方法。因為拱形鋼結構的形式是多樣,動力性能也是有很大差別的,所以很難給出統一的風振系數表達式。在實際設計時,結構跨度較大且自振頻率較低者取較大值。
4、對于何為大型復雜的拱結構,目前尚無明確定義。一般當結構跨度大于120米時可視為大型拱結構。此外,根據美國、澳大利亞等國家的規范,當結構自振周期大于1.0s時,其風動力效應較為明顯。因此,對于符合以上條件的拱結構都需要進行較為精確的等效靜風荷載分析。當采用隨機振動理論分析或風振時程分析方法時,輸入的風荷載時程或功率譜可以根據風洞試驗確定。
5、一般在強風作用下的屋面圍護結構破壞最為普遍,因此需要在設計時考慮陣風系數的影響。陣風系數可以根據風洞試驗結果確定,也可以參考《建筑結構荷載規范》GB50009中的相關規定。此外,由于門窗突然開啟(或破碎)導致建筑內壓驟增,進而引發屋蓋被揪起的實例也最多,因此在設計中需要根據具體情況考慮結構內壓與外部風吸力的疊加作用。
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