大跨徑屋頂結構空氣動力特性之先期研究

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Title:	大跨徑屋頂結構空氣動力特性之先期研究
Other Titles:	A Preliminary Study on the Arodynamic Characteristics of Long Span Roof Structures
Authors:	鄭啟明
Contributors:	淡江大學土木工程學系
Keywords:	大跨徑屋頂;空氣動力特性;設計風載重;結構動力;風洞實驗
Date:	2005
Issue Date:	2009-03-16 14:49:38 (UTC+8)
Abstract:	大跨徑屋頂結構因為其尺寸及特殊型態的關係，一般而言建築物風力規範未必適用。此類型結構通常較質量輕且柔度較大，所以在承受風力作用時會有較明顯的結構動力效應。目前工程界對大跨徑屋頂結構耐風設計方法與高層建築順風向耐風設計相同，都使用陣風反應因子(gust response factor)的方法。使用陣風反應因子的前提應當是，結構物的擾動風力分佈特性與平均風力相去不遠，否則會造成結構物在不同點的陣風反應因子相去甚遠的不合理現象。本計畫的目的在於探討大跨徑屋頂結構的空氣動力特性，作為未來進一步改進現有大跨徑屋頂結構耐風設計程序的先導研究。研究計畫擬由平均風壓與擾動風壓空間分佈特性著手，採用Proper Orthogonal Decomposition作為分析大跨徑屋頂空氣動力特性的研究方法。對於剛性結構而言，陣風反應因子可能仍是一個合理的耐風設計方法；然而對於柔度較大的大跨徑屋頂結構而言，就必須考慮結構系統的動力反應，而採用更合理的方法。本系列研究的長程目標是透過大跨徑屋頂空氣動力特性的研究，以及結構系統的風力反應，建構出合理且簡易的大跨徑屋頂結構的設計風載重。本研究計畫的工作內容如下： (1) 確定大跨徑屋頂結構之風洞模擬方法：雷諾數效應 (2) 執行大跨徑屋頂結構風洞模型之風壓量測：整體風力與局部風壓 (3) 以POD方法進行大跨徑屋頂結構之氣動力特性分析 (4) 以風洞實測風壓數據配合大跨徑屋頂結構有限元素模式進行時域動力分析本計畫以一年時間，藉由上述工作內容，建構起大跨徑屋頂結構相關風力研究的基礎。本計畫完成後，會開始一系列的後續研究。研究主題包括：(1)大跨徑屋頂結構之氣動力特性研究，(2)大跨徑屋頂結構設計風力與設計風壓之研究，(3)大跨徑屋頂結構受風力作用之非線性分析，(4) 大跨徑薄模結構之氣彈力特性研究。
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