大跨空間結(jié)構(gòu)抗風(fēng)抗震關(guān)鍵理論問題項目摘要

本項目集中研究大跨空間結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的兩個前沿理論課題：（１）索膜結(jié)構(gòu)風(fēng)振機理研究。要建立起較為合理的能反映這種三維柔性體系氣動力效應(yīng)的風(fēng)振理論框架；也要平行地開發(fā)CFD數(shù)值模擬（數(shù)值風(fēng)洞）技術(shù)，力求達到對三維流固耦合問題的計算分析。（２）網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)在強震作用下的動力穩(wěn)定性和失效機理研究。要建立起較完整的網(wǎng)殼動力穩(wěn)定性分析的理論框架，包括理論概念、判別準則和分析方法；要研究網(wǎng)殼在強震作用下的塑性發(fā)展過程， 2100433B

大跨空間結(jié)構(gòu)承受的風(fēng)荷載時空特性復(fù)雜，其響應(yīng)具有多振型參與、多模態(tài)耦合和多場耦合的特點，一直是國際風(fēng)工程界關(guān)注的熱點問題。以往研究多以滿足結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計為目標，較少關(guān)注結(jié)構(gòu)的風(fēng)致動力災(zāi)變過程，而對其動力災(zāi)變行為的研究是實現(xiàn)基于性態(tài)的結(jié)構(gòu)全壽命設(shè)計的基礎(chǔ)。為此，本研究將采用現(xiàn)場實測、風(fēng)洞試驗、CFD數(shù)值模擬和理論分析等方法對大跨空間結(jié)構(gòu)的風(fēng)致響應(yīng)開展全方位研究，力求在以下幾方面實現(xiàn)突破：1）構(gòu)建城市近地風(fēng)統(tǒng)計模型和以特征湍流為本質(zhì)特征的結(jié)構(gòu)表面風(fēng)荷載統(tǒng)計模型；2）依據(jù)結(jié)構(gòu)的風(fēng)致災(zāi)變特點，分別對剛性結(jié)構(gòu)的疲勞累積損傷效應(yīng)，柔性結(jié)構(gòu)的流固耦合效應(yīng)和圍護結(jié)構(gòu)的連續(xù)破壞效應(yīng)等問題進行系統(tǒng)研究；3）以前面兩部分工作為基礎(chǔ)，研究大跨空間結(jié)構(gòu)的動力災(zāi)變?nèi)^程行為，揭示結(jié)構(gòu)的風(fēng)致動力破壞機理；并將成果集成于數(shù)值平臺。本項目研究是對現(xiàn)有研究成果的一次高度集成，也是對已有抗風(fēng)理論的一次超越。

大跨空間結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)問題具有風(fēng)荷載時空特性復(fù)雜、響應(yīng)參與振型眾多，以及多模態(tài)耦合和多場耦合等特點，是國際風(fēng)工程界關(guān)注的熱點和難點。本研究采用現(xiàn)場實測、風(fēng)洞試驗、CFD數(shù)值模擬和理論分析等方法對大跨空間結(jié)構(gòu)的風(fēng)致響應(yīng)的多個方面開展研究，并在以下幾方面取得了創(chuàng)新性成果：1）構(gòu)建城市近地風(fēng)統(tǒng)計模型和以特征湍流為本質(zhì)特征的結(jié)構(gòu)表面風(fēng)荷載統(tǒng)計模型；2）依據(jù)結(jié)構(gòu)的風(fēng)致災(zāi)變特點，建立了圍護結(jié)構(gòu)風(fēng)壓極值的計算理論，進一步完善了風(fēng)振響應(yīng)的計算理論，提出了指導(dǎo)工程設(shè)計的等效風(fēng)荷載取值；3）以前面兩部分工作為基礎(chǔ)，研究大跨空間結(jié)構(gòu)的動力災(zāi)變?nèi)^程行為，揭示結(jié)構(gòu)風(fēng)致動力破壞機理；并初步形成數(shù)值集成平臺。 2100433B