高耸结构风重耦合效应研究

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 高耸结构风荷载计算理论的发展与现状

1．2．1 高耸结构顺风向响应

1．2．2 等效静力风荷载

1．2．3 我国规范对于等效静力风荷载的规定

1．3 高耸结构风重耦合效应及其分析方法

1．3．1 两种二阶效应

1．3．2 国内外文献综述

1．3．3 国内规范条文规定

1．3．4 重力二阶效应计算方法

1．4 研究目的与内容

1．4．1 研究目的

1．4．2 主要内容

参考文献

第2章 高耸结构单侧风重耦合动力方程计算

2．1 基本假定

2．2 计算模型与方程

2．2．1 分析模型

2．2．2 方程推导

2．3 方程求解与验证

2．3．1 差分离散

2．3．2 方程求解

2．3．3 方程验证

2．4 顺风向时程算例

2．4．1 算例条件

2．4．2 脉动风荷载风速曲线

2．4．3 结构在风荷载作用下的振动

2．5 小结

参考文献

附录

第3章 计入风重耦合效应高耸结构顺风向随机风振响应

3．1 风重耦合效应下结构随机响应解

3．1．1 非线性方程求解的方法

3．1．2 方程的分解

3．1．3 脉动动力方程解耦

3．1．4 非线性项的取舍

3．1．5 方程线性化

3．1．6 结构风振响应

3．2 结构参数对顺风向风重耦合效应的影响

3．2．1 相关分析参数

3．2．2 平均风作用下位移的变化

3．2．3 结构体系基频的变化

3．2．4 结构脉动风响应的变化

3．2．5 几何非线性影响程度

3．3 小结

参考文献

第4章 计入风重耦合效应顺风向等效静力风荷载

4．1 计入风重耦合效应高耸结构的结构抗力

4．2 结构恢复力方差

4．3 等效静力风荷载的分布值

4．3．1 背景风荷载分布值

4．3．2 惯性力风荷载分布值

4．3．3 重力风荷载分布值

4．3．4 算例

4．4 等效静力设计风荷载

4．5 计入风重耦合效应后风振系数的变化

4．5．1 结构重刚比的影响

4．5．2 结构阻尼的影响

4．5．3 地貌系数的影响

4．5．4 基本风压的影响

4．6 小结

参考文献

第5章 计入风重耦合效应高耸结构横风向随机风振响应

5．1 高耸结构横风向风效应

5．1．1 横向风激励机理

5．1．2 各国规范表述

5．1．3 横向风振动计算方法

5．2 结构参数对横风向风重耦合效应的影响

5．2．1 重刚比的影响

5．2．2 结构阻尼的影响

5．2．3 地面粗糙度的影响

5．2．4 顺风向平均风速的影响

5．2．5 截面深宽比的影响

5．3 矩形截面高耸结构横风向等效静力风荷载

5．4 小结

参考文献

第6章 计入风重耦合效应超高层建筑三维响应分析

6．1 计人风重耦合效应超高层建筑三维有限元方程

6．1．1 基本假设

6．1．2 层间构件端部力与位移的关系

6．1．3 楼层受力平衡方程

6．1．4 最终矩阵方程

6．1．5 方程的简化

6．2 偏心结构风重耦合效应对结构动力特性的影响

6．2．1 偏心结构风重耦合效应对频率和模态的影响

6．2．2 三维风振频域计算方法

6．2．3 参数分析

6．3 小结

参考文献

附录

第7章 设置调谐减振器高耸结构风振响应

7．1 液体调谐阻尼器背景资料

7．1．1 TLCD原理的研究

7．1．2 TLCD实验工作

7．2 设置LCVA高耸结构顺风向减振分析

7．2．1 水箱与主结构动力方程

7．2．2 脉动风荷载作用下的结构响应

7．2．3 LCVA参数特征分析

7．3 计入风重耦合效应高耸结构顺风向LCVA减振分析

7．3．1 主结构运动方程

7．3．2 传递函数封闭解

7．3．3 风重耦合影响参数分析

7．4 计人风重耦合效应高耸结构横风向LCVA减振分析

7．4．1 求解方法

7．4．2 风重耦合影响参数分析

7．5 小结

参考文献

第8章 成果回顾与展望

8．1 工作总结

8．2 创新点

8．3 研究工作展望2100433B

《高耸结构风重耦合效应研究》主要阐述了高耸结构的风重耦合效应，包括由问题产生、机理分析、计算方法到规律研究。研究内容包括顺风向、横风向和_三维风振响应分析，同时还介绍了风重耦合效应的计算方法、等效风荷载及高耸结构液态调谐阻尼器的减振效果等。

《高耸结构风重耦合效应研究》可以作为结构风工程方向研究生的学习用书，也可以供各类相关专业人员学习参考。

那么，为什么会产生人际上、学习上的耦合效应呢？经研究，一般认为有如下几个原因：

一是耦合的联动作用。在一个群体中，个体之间是有耦合的，耦合的越紧密，联动的作用就越大。学习的本质也是一种互动，这种互动包括人际互动、社会互动，也包括自我互动即内部的我与自己对话。这种互动，很重要的是班级耦合的结果，没有这种班级耦合，互动就会发生困难，学习也不可能进步。可见，耦合效应的产生与耦合的联动作用分不开的。

二是耦合的情感作用。一般来说，人际间只要有耦合就会作出情感上的反应。心理学家李雷从几千份人际关系的研究报告中，归纳出了人际耦合的八种情感反应：即由一方发出的管理、指挥、指导、劝告、教育等态度和行为，会导致另一方的尊敬、服从；由一方发出的同意、合作、友好等态度和行为，会导致另一方的协助、温和；由一方发出的帮助、支持、同情等态度与行为，会导致另一方的信任、接受；由一方发出的尊敬、信任、赞扬、求援等态度和行为，会导致另一方的劝导、帮助；由一方发出的害羞、礼貌、服从等态度和行为，会导致另一方的骄傲、控制；由一方发出的反抗、怀疑等态度和行为，会导致另一方的惩罚、拒绝；由一方发出的攻击、惩罚等态度和行为，会导致另一方的敌对、反抗；由一方发出的激烈、拒绝、夸大等态度和行为，会导致另一方的不信任、自卑。在人际互动中可能按此八种模式进行反应，也可能按此外的其他模式进行反应，但有一点从中可见，人际耦合的反应是情感因素左右的。赋之于积极的得到的将是积极的反应。这是不是过去我们讲的“近朱者赤，近墨者黑”呢？可见，耦合效应是情感因素作用的结果。 解读词条背后的知识 星思考 通过故事和案例，对各种理论、定律、效应、法则和现象进行深度解读，力求浅显易懂，引领思考。

容易忽略的“耦合效应”现象

在生活当中，我们一定不能忽略耦合效应。 我们不但要努力制造良好的耦合效应，也要学会识别负面的耦合效应。

这种耦合效应比比皆是。例如战国时期，有一次楚庄王打了胜仗，在宫中欢宴百官，以示庆贺。天黑时分，忽然刮进一阵疾风，将蜡烛吹灭，宫中顿时漆黑一片。慌乱中，庄王最宠爱的妃子觉得有人扯了自己的衣袖。经过一番挣扎，她拨下了那人头上的帽缨，气急败坏地跑到庄王面前哭诉。庄王听后没有追查失礼者，而是要大家都拨掉帽缨，然后才吩咐点上蜡烛，尽欢而散。三年后，晋国进犯楚境。庄王率军迎战，发现有一位军官总是奋不顾身、冲锋在前。在他的带领下，士兵们个个勇猛冲杀，把晋军打得节节败退。庄王颇感奇怪，再三追问。那位将军才说：“三年前，臣下酒醉失礼，大王宽容而不加罪，我一直想用自己的生命来报答大王的恩典。虽肝脑涂地，也在所不惜。”庄王的宽容，引发了将军以死相报的行动。诗经有言“投我以瓜，报之以琼瑶”，古人云“来而不往非礼也” 等，说的都是人际耦合而产生的效应。

在学习中，这种耦合效应更加明显。一个耦合良好的班级，就可能互动所有学生产生团结、向上、善学、积极奋进的品质；如果耦合不佳，就会相互扯皮、拆台，就会拖坏一班学生。平时，我们也都有这方面的体会，一个家庭父母如果都乐于学习，那么这个孩子也就不可能不乐于学习。在图书馆、在教室大家都在认真学习，后进门的人也不会大吵大闹，而是认真地学习。

本项目拟将柔性薄膜屋盖结构作为研究对象，采用理论分析、风洞试验和数值模拟相结合的方法研究不同类型薄膜屋盖的风致流固耦合效应。项目首先针对流固耦合机理，采用理论分析和数值计算的方法获得考虑气弹效应的柔性薄膜结构动力特性，进而全面掌握不同薄膜结构的基本气弹性能；基于薄膜结构的气弹特点，构造气弹试验模型并开展PIV试验研究，获取详细的薄膜屋盖风荷载和风致响应全过程信息；再通过和相关理论模型的对比研究, 评估几种气弹试验模型的可靠性和适用性；基于上述理论推导和风洞实验结果，建立新型薄膜结构流固耦合数值计算方法，用来获得薄膜结构的风致振动形变与应力状态、漩涡场及风荷载分布形态变化的全过程信息等。通过本项目的研究，揭示柔性薄膜结构风致流固耦合效应的产生机理，得到柔性屋盖结构力学性能的影响规律，建立相关的分析模型与计算方法，研究成果将解决薄膜屋盖结构的抗风关键科学问题。