随机风荷载下单层柱面网壳结构的疲劳分析与薄弱区域研究

"这篇论文详细探讨了在随机风荷载作用下单层柱面网壳结构的整体疲劳分析。通过对Kaimal谱的AR法模拟，研究者确定了结构承受的风荷载谱，并利用有限元时程分析和雨流计数法来获取杆件的应力循环历史。随后，他们运用总寿命法评估杆件的疲劳损伤度，以此分析结构在不同矢跨比和平均风速条件下的疲劳性能。研究发现，结构中疲劳杆件的数量随着矢跨比的减小而增加，同时杆件的最大疲劳损伤度D也会随之增大。网壳的疲劳薄弱区域主要与其振动模式相关。当矢跨比较大时，环向杆件容易出现疲劳，而随着矢跨比减小，径向肋两侧的斜杆变得更为脆弱。" 在这篇2006年的工程技术论文中，作者林钧敏和李海阳专注于研究大跨度建筑结构，特别是单层柱面网壳在随机风荷载下的疲劳行为。他们首先使用AR法模拟多点相关的脉动风风速时程，这种方法能有效处理风速的三维相关性，并且计算效率高。接着，通过有限元分析，他们获取了结构在风荷载作用下的应力变化，再结合雨流计数法，得到了杆件的应力循环历史，这是评估疲劳的关键步骤。 疲劳设计方法中的总寿命法被用来计算杆件的疲劳损伤程度。这种方法考虑了结构在长期动态荷载下的累积损伤，对于预测结构的疲劳寿命至关重要。作者发现，当结构的矢跨比减小时，杆件承受的疲劳效应加剧，导致更多杆件出现疲劳现象，且最大疲劳损伤度D也相应增加。这提示设计师在设计时应特别关注矢跨比的影响，以提高结构的抗疲劳性能。 此外，论文还指出网壳结构的疲劳薄弱区域与其振动模式紧密相关。在较大的矢跨比下，环向杆件是疲劳的主要来源，而随着矢跨比减小，径向肋两侧的斜杆成为新的疲劳热点。这一发现对于优化结构设计，预防潜在的疲劳破坏具有实际指导意义。 这篇研究强调了在考虑大跨度结构设计时，必须充分考虑随机风荷载引起的疲劳效应，并提出了相应的分析方法和理论依据。它为建筑结构工程领域提供了更深入的理解，有助于提升未来结构的安全性和耐久性。