随着高耸结构日益高大和轻柔化,由紊流风引起的结构抖振响应显得更为重要。高耸结构的抖振分析,有频域和时域两大类方法。频域分析简单易行,但不能较好的模拟结构特性,而时域分析能模拟时间历程,同时考虑结构的非线性、风荷载相关性的影响。由于无论是结构还是风荷载都存在大量的不确定性,因而以时域分析方法进行高耸结构的抗风研究是比较合适的。抖振分析的准确性,取决于对抖振力和结构模型的准确描述。对时域分析而言,还涉及到由频域中的抖振力的时间历程的模拟,即随机风场的模拟。本文以随机振动、最新时域理论分析为基础,在广泛借鉴国内外同行研究成果的基础上,对高耸结构抖振时域分析方面,做了如下主要工作: 1.由于宝钢烟囱和水塔结构属高耸桁架结构、外形特殊、在强风作用下的风荷载较为复杂,甚至会控制设计,而该类结构的体型系数及风振系数均无现成资料可供借鉴,所以通过风洞模型试验,测出了烟囱及水塔结构这类特殊结构的体型系数,确定了烟囱及水塔塔架结构上的静力风荷载。 2.从结构风振的基本理论出发,通过对脉动风功率谱的分析,推导了结构风振响应(顺、横风向)的计算公式。采用通用有限元软件ANSYS6.1对烟囱及水塔结构进行三维自振特性计算和动力风荷载的计算分析。 3.根据高耸结构所处风场特点,利用谐波合成法模拟脉动风速时程。通过对脉动风速谱密度矩阵的显式分解和FFT技术的引入,极大地提高了模拟效率。 4.分析了动力响应计算中,最大的荷载效应与最大的荷载之间没有完全的对应关系。同时风振系数是用于联系动力荷载与等效静力荷载的,在抗风设计中起着关键作用。 5.通过编写抖振响应的时域分析程序,对宝钢烟囱和水塔结构进行了实例分析。计算了不同角度和不同风速下的抖振响应,得到了最不利状态。通过对计算分析结果和试验结果相比较,得出它们的结果具有良好的吻合性。