鋼板倉風(fēng)載荷的周向分布及討論

鋼板倉風(fēng)載荷的周向分布及討論，由于空氣流動(dòng)對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的壓力稱為風(fēng)載荷，因此風(fēng)載荷也被稱為動(dòng)壓力。影響風(fēng)載荷大小的因素有基本風(fēng)壓、地形、地面粗糙指數(shù)、高度和結(jié)構(gòu)形狀等等。

我國地域廣袤，氣候條件豐富多變，地理位置影響風(fēng)載的強(qiáng)度，夏季我國沿海的臺風(fēng)天氣較多，內(nèi)地則冰雹大風(fēng)等天氣較多；冬季北方寒冷地區(qū)大風(fēng)比較多。因?yàn)榕_風(fēng)的強(qiáng)度較大，影響的范圍比較大，所造成的鋼板倉結(jié)構(gòu)破壞事故比較多， 所以臺風(fēng)的強(qiáng)度往往是沿海地區(qū)的鋼板倉設(shè)計(jì)參考的風(fēng)載標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》^[46]中規(guī)定了計(jì)算風(fēng)載荷的標(biāo)準(zhǔn)公式。計(jì)算主要承重結(jié)構(gòu)時(shí)，某高度Z 下載荷強(qiáng)度應(yīng)如下計(jì)算：

wk = w0bZ mS mZ

w ：風(fēng)載荷標(biāo)準(zhǔn)值（ kN m2 ）

······································ （3.5）

w0 ：基本風(fēng)壓（ kN m2 ），規(guī)范給出基本風(fēng)壓的選取規(guī)定，按照該地區(qū)50 年一遇的風(fēng)壓為標(biāo)準(zhǔn)，并且不得低于0.3 kN m2 ，由于筒倉結(jié)構(gòu)的特殊性，選取基本風(fēng)壓應(yīng)該適當(dāng)提到一些，根據(jù)規(guī)范此處選取0.6 kN m2 ；

bZ ：指的是高度為Z處的風(fēng)振系數(shù)，與結(jié)構(gòu)基本自振周期T1有關(guān)。當(dāng)結(jié)構(gòu)

的自振周期T1大于0.25s或結(jié)構(gòu)高度大于30米并且高寬比大于1.5的高柔結(jié)構(gòu)都需要考慮風(fēng)壓的脈動(dòng)，這會對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生風(fēng)振影響。鋼板倉結(jié)構(gòu)的基本自振的周期按結(jié)

構(gòu)動(dòng)力學(xué)理論進(jìn)行計(jì)算：

b = 1+ xnjZ Z m

Z

式中：

x ：脈動(dòng)增大系數(shù)，此處取為2.09；

n ：脈動(dòng)影響系數(shù)，此處取為0.79；

jZ ：振型系數(shù)，根據(jù)《GB50009-2012建筑結(jié)構(gòu)載荷規(guī)范》附表F.1.1確定（簡化處理，暫取其最大值1，實(shí)際與相對高度有關(guān)）；

mZ ：風(fēng)壓高度變化系數(shù)，此處取為1.25。

這里要對風(fēng)載體型系數(shù)重點(diǎn)研究：

mS ：風(fēng)載體形系數(shù)。

在之前的許多研究及計(jì)算中，對于風(fēng)載體形系數(shù)通常迎風(fēng)面 mS

= 0.8 ，而

背風(fēng)面 mS

= -0.5 。為了使仿真計(jì)算更加準(zhǔn)確，參考《GB50009-2012

建筑結(jié)構(gòu)載荷規(guī)范》給出的圓截面結(jié)構(gòu)風(fēng)載體型系數(shù)表3.1：

表 3.1 圓截面結(jié)構(gòu)風(fēng)載體型系數(shù)

續(xù)表 3.1 圓截面結(jié)構(gòu)風(fēng)載體型系數(shù)

通過用牛頓差值法^[42]，來擬合出體型系數(shù) mS 隨著角度變化的公式

y = a  + a x + a x2 + a x3 + ××× + a xn （3.5）

0 1 2 3 n

取值中的鋼板倉 H/d=3.5 的值介于 1 和 7 之間，所以整理插值法所用數(shù)據(jù)如

表 3.2：

表 3.2 整體計(jì)算時(shí)的體型系數(shù)

通過上表中的各個(gè)角度所對應(yīng)的體型系數(shù) mS 的值，用 Matlab^[47]分別計(jì)算出