【摘 要】
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铁路站台雨棚为四面开敞、大跨度风荷载敏感结构,具有应用范围广泛、建设量巨大的特点。现代化车站雨棚建设多采用轻质高强钢结构体系,以及薄壁金属板围护结构系统,风荷载是其设计的控制性荷载,雨棚屋面围护系统以及主体刚架结构极易在强风作用下发生破坏。目前针对铁路车站的围护结构极值风荷载的相关研究和规范条文规定均很少,其风荷载确定方法主要依据经验,导致存在较大的结构安全风险。同样,对于主体刚架结构现行设计规范
【基金项目】
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国家自然科学基金“罕遇强风作用下的大跨轻钢结构弹塑性抗风性能概率评价”(52078088);
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铁路站台雨棚为四面开敞、大跨度风荷载敏感结构,具有应用范围广泛、建设量巨大的特点。现代化车站雨棚建设多采用轻质高强钢结构体系,以及薄壁金属板围护结构系统,风荷载是其设计的控制性荷载,雨棚屋面围护系统以及主体刚架结构极易在强风作用下发生破坏。目前针对铁路车站的围护结构极值风荷载的相关研究和规范条文规定均很少,其风荷载确定方法主要依据经验,导致存在较大的结构安全风险。同样,对于主体刚架结构现行设计规范是以50年一遇基本风压为设计荷载,缺乏对罕遇强风下刚架结构性能表现的评估。本文基于风洞实验和有限元模拟的方法分别研究了雨棚及站房屋面的极值风荷载以及主体刚架结构基于弹塑性的抗风性能。主要研究内容和结论如下:(1)通过对中小型高铁车站的一系列参数进行调研确定实验模参数,在模拟的B类风场中进行风洞实验,分析典型风向下的平均、均方根、极值风压分布规律以及参数中心断面极小值风压系数的影响规律。(2)依据本次实验得到的全风向极小值风压分布规律,并借鉴美国ASCE 7-16和AIJ-2004中开敞建筑单坡屋面和平屋面全风向极小值风压分区方案,总结出中小型车站雨棚及站房屋面全风向极小值风压屋面分区方案,并给出了各参数变化下,雨棚和站房屋面分区的全风向最不利风压系数分区平均值的极大值建议值,供围护结构系统设计参考。(3)对单跨雨棚刚架代表性风向,采用增量动力时程分析法对雨棚刚架进行非线性风振响应时程计算,研究结构在不同基本风压下结构的位移响应特征、塑性发展规律和破坏模式。根据风洞实验得到风荷载谱,生成多组风荷载样本,对雨棚进行动力弹塑性分析,得到风致塑性发展的统计。
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