屋盖结构分区-多目标等效静风荷载方法研究

• 作者: 李云 张先龙 刘洋 张佳武 冯若强
• 来源期刊: 钢结构
• 关键词: 屋盖结构 等效静风荷载 分区-多目标等效 加权约束方程
• 年，卷（期）: 2022,（2）
• 所属期刊栏目: 科研|Research
• 页码范围: 22-29
• 页数: 8页
• 语种: 中文
• DOI: 10.13206/j.gjgS21022803

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.