<p>中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，（）： ：考慮脈動(dòng)風(fēng)速的平面剛架日光溫室結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律姜迎春，白義奎王永剛王 毅（沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué) 工程學(xué)院，沈陽；沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué) 水利學(xué)院，沈陽；沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué) 信息與電氣工程學(xué)院，沈陽）摘要日光溫室骨架結(jié)構(gòu)屬輕型結(jié)構(gòu) ，跨度較大 ，對(duì)風(fēng)荷載較為敏感 。為解決風(fēng)荷載作用下日光溫室的動(dòng)力響應(yīng)問題 ，確定骨架結(jié)構(gòu)危險(xiǎn)截面的位置 ，基于 梁理論 ，提出平面剛架模型的日光溫室在風(fēng)荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng)分析的被研究塊體方法 。首先根據(jù) 梁微元體思想 ，設(shè)計(jì)被研究塊體的構(gòu)成方式 ；基于梁理論，推導(dǎo)出平面剛架模型的日光溫室鋼骨架結(jié)構(gòu)的控制方程 ，給出了算法的實(shí)現(xiàn)過程 。然后采用兩端自由的變截面梁的彎曲波傳播算例 ，驗(yàn)證方法的有效性 。在數(shù)值模擬風(fēng)速 、實(shí)測風(fēng)速作用下分別對(duì)平面剛架模型的日光溫室骨架結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行時(shí)程分析 ，得到鋼骨架的節(jié)點(diǎn)位移和截面應(yīng)力空間最大值的位置 。結(jié)果表明 ：位移的 次峰值分別在迎風(fēng)面高度 和 附近 ，鋼骨架中最危險(xiǎn)的截面為溫室左端附近 ，應(yīng)力最大值為，彎曲應(yīng)力是引起應(yīng)力迅速增加的主要原因 。脈動(dòng)風(fēng)荷載作用的節(jié)點(diǎn)位移和截面應(yīng)力明顯大于平均風(fēng)荷載作用的相應(yīng)值 。日光溫室鋼骨架結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)分析需要考慮脈動(dòng)風(fēng)荷載的作用 ，且不能忽略彎曲應(yīng)力對(duì)截面內(nèi)力的影響 。關(guān)鍵詞日光溫室 ；波動(dòng)方法 ；動(dòng)力響應(yīng) ；脈動(dòng)風(fēng)速 ；被研究塊體中圖分類號(hào)； &nbsp; 文章編號(hào) &nbsp;（） &nbsp; 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 &nbsp;收稿日期 ：基金項(xiàng)目 ：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目 （）；中國博士后科學(xué)基金項(xiàng)目 （）；遼寧省博士啟動(dòng)基金項(xiàng)目 （）第一作者 ：姜迎春 ，講師 ，博士 ，主要從事結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析與數(shù)值模擬研究 ，：通訊作者 ：白義奎 ，教授 ，博士生導(dǎo)師 ，主要從事設(shè)施環(huán)境工程研究 ，： ， ， ， （ ， ，； ， ，； ， ，） ， ， ， ， ， ， ， ， ， ： ； ， ， 第 期 姜迎春等 ：考慮脈動(dòng)風(fēng)速的平面剛架日光溫室結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律 ， ； ； ； ；強(qiáng)風(fēng)或大雪等異常氣候條件可使溫室結(jié)構(gòu)出現(xiàn)嚴(yán)重變形 、失效倒塌，隨著溫室結(jié)構(gòu)的不斷發(fā)展 ，溫室結(jié)構(gòu)安全問題日益受到重視 ，對(duì)溫室結(jié)構(gòu)承載力的研究也逐步受到關(guān)注，風(fēng)荷載對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)影響是溫室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要考慮的一個(gè)重要問題。由于日光溫室鋼骨架結(jié)構(gòu)屬輕型結(jié)構(gòu) ，跨度較大 、骨架柔長細(xì)薄 ，使得日光溫室對(duì)風(fēng)荷載較為敏感 ，研究脈動(dòng)風(fēng)荷載作用下的日光溫室動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律可為溫室的分析和設(shè)計(jì)提供參考 。目前 ，針對(duì)各種不同溫室結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能問題進(jìn)行了較多研究 。根據(jù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn) ，在風(fēng)荷載 、雪荷載及不同荷載組合作用下 ，對(duì)溫室結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形的計(jì)算方法及溫室結(jié)構(gòu)的變形量問題，考慮幾何 、材料非線性和結(jié)構(gòu)彈塑性時(shí)的溫室結(jié)構(gòu)最不利位置問題，考慮曲梁彎扭耦合變形特征的剛度矩陣 模 型 問 題，以 及 溫 室 的 風(fēng) 壓 系 數(shù) 值 等 問題進(jìn)行了研究 。對(duì)日光溫室高度 、跨度 、拱間距等幾何尺寸、不同的支座約束和骨架結(jié)構(gòu)形式等因素對(duì)日光溫室承載力的影響問題進(jìn)行了研究 ，分析了日光溫室骨架結(jié)構(gòu)的應(yīng)力 、位移及變形等特點(diǎn) 。進(jìn)一步研究薄膜的承載力及薄膜的預(yù)應(yīng)力對(duì)日光溫室結(jié)構(gòu)抗災(zāi)害性能的影響，材料非線性和幾何大變形對(duì)溫室結(jié)構(gòu)穩(wěn)定承載力的影響等問題。日光溫室結(jié)構(gòu)參數(shù)方面 ，設(shè)計(jì)了新型落地裝配式全鋼骨架 、新型滑蓋式節(jié)能日光溫室 、輕簡裝配式日光溫室 ，并對(duì)新型日光溫室骨架結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)和平面穩(wěn)定性進(jìn)行分析。上述研究中未考慮溫室結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)問題 。針對(duì)溫室結(jié)構(gòu)脈動(dòng)風(fēng)效應(yīng)的研究較少 。文獻(xiàn)采用有限元方法對(duì)脈動(dòng)風(fēng)作用下溫室結(jié)構(gòu)進(jìn)行了數(shù)值模擬 ，研究中僅對(duì)矩形框架的溫室結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究 。文獻(xiàn) 對(duì)風(fēng)振分析中的壓桿彎曲振動(dòng)的動(dòng)態(tài)剛度矩陣模型理論進(jìn)行研究 ，研究中僅考慮了平動(dòng)慣性力 ，沒有考慮轉(zhuǎn)動(dòng)慣性力 。文獻(xiàn) 和文獻(xiàn) 指出溫室設(shè)計(jì)的基本風(fēng)壓按瞬時(shí)風(fēng)速確定 。按照規(guī)范進(jìn)行溫室設(shè)計(jì)時(shí) ，將風(fēng)荷載作為靜力荷載施加到溫室結(jié)構(gòu) 。對(duì)施加動(dòng)力荷載的溫室結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律還有待于進(jìn)行進(jìn)一步的理論研究 。本研究擬從日光溫室結(jié)構(gòu)的波動(dòng)傳播角度 ，基于剪切變形和轉(zhuǎn)動(dòng)慣性的梁理論 ，提出平面剛架模型的日光溫室結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng)時(shí)程分析的計(jì)算方法 ，并分析日光溫室鋼骨架結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律 ，以期為溫室結(jié)構(gòu)的動(dòng)力分析和設(shè)計(jì)提供有參考依據(jù) 。 計(jì)算原理根據(jù)微元體的平衡條件得到既考慮剪切變形又考慮轉(zhuǎn)動(dòng)慣性的梁動(dòng)力學(xué)方程為 ： （）（）式中 ：為材料密度 ，；為橫截面面積 ，；為梁中性軸的橫向位移 ，；為時(shí)間 ，；為任一截面剪力 ，；為任一截面位置 ，；為梁上單位長度的橫向力 ，；為橫截面慣性矩 ，；為彎曲變形引起的截面轉(zhuǎn)角 ，；為任一截面彎矩 ，·。彎矩曲率關(guān)系和剪力剪應(yīng)變關(guān)系為 ：（）（ ）（）式中 ：為彈性模量 ，；為剪切模量 ，；為截面剪切修正系數(shù) ；為橫截面面積 ，；為剪切變形引起的中性軸的轉(zhuǎn)角 ，；為梁中性軸的總轉(zhuǎn)角 ，。 日光溫室鋼骨架結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)分析方法為模擬日光溫室鋼骨架結(jié)構(gòu)中彎曲波的傳播過程 ，得到日光溫室鋼骨架結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng) ，首先基于梁微元體思想 ，給出被研究塊體的構(gòu)成方式 ，并給出平面剛架模型的日光溫室骨架結(jié)構(gòu)的控制方程 。包括 ：基于梁動(dòng)力學(xué)方程 ，構(gòu)建骨架結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型 ；基于梁的彎矩曲率關(guān)系和剪力剪應(yīng)變關(guān)系 、梁理論的軸力軸向應(yīng)變關(guān)系 ，獲得離散段段中內(nèi)力與位移的本中 國 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué) 學(xué) 報(bào) 年 第 卷構(gòu)方程 。然后給出算法的遞推過程 ，最后對(duì)本研究提出的被研究塊體方法的有效性進(jìn)行驗(yàn)證 。平面剛架模型的日光溫室結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)分析方法的策略結(jié)構(gòu)見圖。圖 日光溫室動(dòng)力響應(yīng)分析策略結(jié)構(gòu)圖 平面剛架模型的日光溫室骨架結(jié)構(gòu)的控制方程 骨架結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型將平面剛架模型的日光溫室鋼骨架結(jié)構(gòu)按節(jié)點(diǎn)進(jìn)行空間離散劃分 （圖）。節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)之間為離散段。被研究塊體是由與節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的空間離散段的一半構(gòu)成 ，離散段的端點(diǎn)編號(hào)可用來表示被研究塊體編號(hào) 。被研究塊體是由與節(jié)點(diǎn)相連的上弦桿和腹桿的一半構(gòu)成 ，即左側(cè)虛線橢圓所圍區(qū)、分別為骨架結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)；為節(jié)點(diǎn) 和節(jié)點(diǎn) 之間的離散段。 ， ； 圖 骨架結(jié)構(gòu)中被研究塊體的構(gòu)成 域 。被研究塊體是由與節(jié)點(diǎn)相連的下弦桿和腹桿的一半構(gòu)成 ，即右側(cè)虛線橢圓所圍區(qū)域 。圖示出組成被研究塊體的離散段的空間位置及其段間內(nèi)力圖 。設(shè)與被研究塊體相關(guān)聯(lián)的構(gòu)件數(shù)為，被研究塊體的受力來自風(fēng)壓力以及結(jié)構(gòu)離散構(gòu)件的中間截面內(nèi)力 。依據(jù)式 （）建立被研究塊體平動(dòng)的動(dòng)力平衡方程的離散形式為 ：¨（）（）¨（）（）式中 ：被研究塊體的質(zhì)量為，為離散段的質(zhì)量 ，；、分別為被研究塊體沿軸 、軸方向的位移 ，；、分別為離散段中間截面的軸力和剪力 ，；為離散段的局部坐標(biāo)系軸與總體坐標(biāo)系軸的夾角 ，；為離散段的長度 ，；為離散段所受的外荷載 ，。第 期 姜迎春等 ：考慮脈動(dòng)風(fēng)速的平面剛架日光溫室結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律依據(jù)式 （）建立被研究塊體轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)力平衡方程的離散形式為 ：¨（ ）（）式中 ：··（ ）為被研究塊體繞端點(diǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ，·；為被研究塊體繞端點(diǎn)軸的轉(zhuǎn)角 ，；為離散段中間截面的彎矩 ，·。為離散段 的局部坐標(biāo)系 軸與總體坐標(biāo)系 軸的夾角 ，；、分別為離散段 中間截面的軸力和剪力 ，；為離散段 中間截面的彎矩 ，·；、分別為離散段 的 端截面的軸力和剪力，； 為離散段 的 端截面的彎矩，·；、 分別為離散段 的 端截面的軸力和剪力，； 為離散段 的端截面的彎矩 ，·；為離散段 的長度 ，；為離散段所受的外荷載 ，。 圖 與被研究塊體相關(guān)聯(lián)的離散段 的端部與段間的受力圖 骨架結(jié)構(gòu)離散段的本構(gòu)方程將式 （）和式 （）進(jìn)行空間離散 ，得到離散段的段中彎矩、段中剪力分別為 ：（）（）（）（）（ ）（）（） （）式中 ：（）為 離 散 段的 彎 曲 剛 度 ，·；（）為離散段的剪切剛度 ，其中為剪切截面修正系數(shù) ；、分別為離散段的端和端橫向側(cè)移 ，；、分別為離散段的端和端的轉(zhuǎn)角 ，。根據(jù)梁理論的軸力軸向應(yīng)變關(guān)系 ，可得離散段的段間軸力為 ：（）（） （）式中 ：（）為離散段的抗拉剛度 ，；、分別為離散段的端和端軸向位移 ，。 局部坐標(biāo)系與總體坐標(biāo)系的位移關(guān)系被研究塊體的動(dòng)力平衡方程是在總體坐標(biāo)下建立的 ，段間內(nèi)力的本構(gòu)方程是在局部坐標(biāo)系下建立的 ，因而需要建立局部坐標(biāo)系與總體坐標(biāo)系的關(guān)系式 ，即 ：烅烄烆烍烌?yàn)?熿燀燄燅 &nbsp; &nbsp;烅烄烆烍烌?yàn)簦ǎ?骨架結(jié)構(gòu)離散段端部力與段間內(nèi)力的關(guān)系分別取離散段的左側(cè)和右側(cè)半個(gè)離散段為研究對(duì)象 （圖），列出沿軸方向的平衡方程 ：烅烄烆（）式中 ：、分別為離散段的端和端截面剪中 國 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué) 學(xué) 報(bào) 年 第 卷力 ，。對(duì)端和端的力矩平衡方程為 ：····烅烄烆（）式中 ：、分別為離散段的端和端截面彎矩 ，·。由式 （）可得離散段的端和端的剪力分別為 ：烅烄烆（）由式 （）可得離散段的端和端的彎矩分別為 ：··烅烄烆（） 算法實(shí)現(xiàn)通過風(fēng)速計(jì)算給出風(fēng)力 ，將風(fēng)力時(shí)程施加到骨架結(jié)構(gòu)上 ，交替運(yùn)用被研究塊體動(dòng)力學(xué)平衡方程和骨架結(jié)構(gòu)離散段本構(gòu)方程 ，并結(jié)合局部坐標(biāo)系與總體坐標(biāo)系之間的位移關(guān)系 ，在時(shí)間域上進(jìn)行遞推運(yùn)算 ，實(shí)現(xiàn)平面剛架模型的日光溫室鋼骨架結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)分析 。在時(shí)間域遞歸計(jì)算的過程如下 ：）在離散段上施加風(fēng)荷載 ，利用式 （）、（）和（），分別計(jì)算出時(shí)刻軸方向的加速度¨、軸方向的加速度¨和轉(zhuǎn)角¨；）時(shí)間積分給出時(shí)刻軸方向的位移、軸方向的位移和轉(zhuǎn)角，再由式 （）給出時(shí)刻的軸向位移、橫向位移和轉(zhuǎn)角；）利用式 （）、（）和 （），分別計(jì)算時(shí)刻離散段的段間彎矩、段間剪力和段間軸力；）利用式 （）和 （），分別計(jì)算時(shí)刻離散段的端部剪力、，端部彎矩、；）再利用式 （）、（）和 （），分別計(jì)算時(shí)刻軸方向的加速度¨、軸方向的加速度¨和轉(zhuǎn)角¨。由上述循環(huán)即可實(shí)現(xiàn)平面剛架模型的日光溫室鋼骨架結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)分析方法的數(shù)值計(jì)算過程 。 方法有效性驗(yàn)證利用本研究的被研究塊體方法計(jì)算兩端自由的變截面梁的彎曲波傳播問題 ，并將計(jì)算結(jié)果與文獻(xiàn) 的有限差分法計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比 ，驗(yàn)證被研究塊體方法的正確性和有效性 。梁的材料數(shù)據(jù)為 ：彈性模量，密度 ，泊松比，剪切 模 量，剪切截面修正系數(shù)。計(jì)算梁長，梁截面在中間點(diǎn)處有變化 ，左半段半徑為，右半段半徑?？臻g離散段 ，計(jì)算時(shí)間步長取。距離梁左端長度設(shè)為，距離梁左端長度為處的截面彎矩設(shè)為。本研究 采 用 量 綱的 參 數(shù) ：時(shí) 間 設(shè) 為珋槡，距離梁左端長度設(shè)為珚，梁截面彎矩為珨。梁的左自由端輸入量綱的傾斜力矩為 ：珨 珋珋 珋珋珋珋烅烄烆距離梁左端長度珚位置處的彎矩珨時(shí)程曲線圖 （圖）中 ，本研究方法的計(jì)算曲線與文獻(xiàn) 的曲線吻合較好 。結(jié)果表明 ：本研究的被研究塊體方法具有良好的數(shù)值計(jì)算精度 ，適用于研究基于梁理論的平面剛架模型的日光溫室鋼骨架結(jié)構(gòu)的彎曲波傳播問題 。珨 為量綱 的 梁 截 面 彎 矩，珨 ；珋為 量 綱 的 時(shí) 間，珋槡；珨 為輸入傾斜力矩。珨 ，珨珋 ，珋槡珨 圖 距離梁左端長度珚位置處的截面彎矩珨?shù)臅r(shí)程曲線 珚 第 期 姜迎春等 ：考慮脈動(dòng)風(fēng)速的平面剛架日光溫室結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律 日光溫室鋼骨架結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)分析 日光溫室鋼骨架的計(jì)算模型與參數(shù)本研究對(duì)象為日光溫室鋼骨架結(jié)構(gòu) ，骨架采用單榀的平面剛架模型 （圖）?？?度，脊 高，后墻高。上弦桿 ：鋼管直徑為，鋼管壁厚，下弦桿 ：鋼筋直徑為；腹桿鋼筋直徑為。骨架結(jié)構(gòu)共有個(gè)節(jié)點(diǎn) ，即有個(gè)被實(shí)心點(diǎn)為節(jié)點(diǎn) ，數(shù)字為節(jié)點(diǎn)編號(hào) ；帶圈數(shù)字為離散段編號(hào) 。 ， 圖 日光溫室鋼骨架結(jié)構(gòu)示意圖 研究塊體 ，節(jié)點(diǎn)編號(hào)由左向右 ，設(shè)上弦桿為，下弦桿為。以相鄰節(jié)點(diǎn)之間的各段為離散段 ，共個(gè)離散段 。離散段編號(hào)由左向右 ，設(shè)上弦桿為瑐瑥，下弦桿為瑐瑦瑒瑨，腹桿為瑒瑩瑝瑤。后坡頂節(jié)點(diǎn)編號(hào)為和，離散段編號(hào)為瑝瑥瑝瑧。 風(fēng)荷載時(shí)程模擬針對(duì)平面剛架模型日光溫室鋼骨架動(dòng)力響應(yīng)分析時(shí) ，需要將風(fēng)荷載作為輸入荷載參數(shù) ，本研究通過數(shù)值模擬風(fēng)速和實(shí)測風(fēng)速種方法獲得計(jì)算所需要的輸入荷載參數(shù) 。 數(shù)值模擬風(fēng)速利用譜和文獻(xiàn) 中的基本風(fēng)壓值 ，采用諧波疊加法對(duì)日光溫室鋼骨架結(jié)構(gòu)表面各個(gè)空間點(diǎn) （圖）的脈動(dòng)風(fēng)速進(jìn)行模擬 。圖示出節(jié)點(diǎn)和的脈動(dòng)風(fēng)速時(shí)程曲線 。由節(jié)點(diǎn)和的模擬風(fēng)速功率譜與脈動(dòng)風(fēng)速功率譜對(duì)比圖 （圖）可知 ：模擬功率譜的變化趨勢(shì)與目標(biāo)功率譜吻合效果較好 ，日光溫室不同點(diǎn)的脈動(dòng)風(fēng)速時(shí)程的模擬結(jié)果是可靠的 。將脈動(dòng)風(fēng)與平均風(fēng)相疊加 ，可得日光溫室鋼骨架結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)分析的輸入風(fēng)速時(shí)程 。通過各點(diǎn)的風(fēng)速時(shí)程可以得到作用于日光溫室鋼骨架結(jié)構(gòu)各點(diǎn)的風(fēng)力時(shí)程。日光溫室左側(cè)為迎風(fēng)面 。圖 日光溫室鋼骨架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn) 和 的脈動(dòng)風(fēng)速時(shí)程曲線 ， 實(shí)測風(fēng)速時(shí)程實(shí)測風(fēng)速時(shí)程采用氣象在線監(jiān)測軟件平臺(tái)中的實(shí)測風(fēng)速作為輸入風(fēng)速時(shí)程 。在年和年中 ，分別取實(shí)測風(fēng)速值較大的時(shí)程曲線作為輸入風(fēng)速時(shí)程 （圖），即 ：“”和“”，以及 “”和 “”的實(shí)測風(fēng)速 。 計(jì)算結(jié)果分析 節(jié)點(diǎn)位移最大值比較模擬 風(fēng) 速 作 用 時(shí) ，分 別 采 用 “平 均 風(fēng)脈動(dòng) ”、“脈動(dòng) ”、“平 均 ”種 工 況 ，日 光 溫 室 鋼 骨 架各節(jié)點(diǎn)位移時(shí)程記錄中的最大值空間分布曲線見圖。各節(jié)點(diǎn)位移均為 “平均脈動(dòng) ”的最大 ，“脈動(dòng) ”的次之 ，“平均 ”的最小 ，脈動(dòng)風(fēng)對(duì)節(jié)點(diǎn)位移中 國 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué) 學(xué) 報(bào) 年 第 卷圖 模擬功率譜與目標(biāo)功率譜對(duì)比 圖 實(shí)測風(fēng)速時(shí)程曲線 圖 模擬風(fēng)速時(shí)程作用的節(jié)點(diǎn)位移最大值空間分布曲線 第 期 姜迎春等 ：考慮脈動(dòng)風(fēng)速的平面剛架日光溫室結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律的影響比平均風(fēng)更加顯著 。種工況下 ，空間上的位移最大值出現(xiàn)了次峰值 ，分別在上弦桿的節(jié)點(diǎn)與附近 、在下弦桿均的節(jié)點(diǎn)和附近 。由圖可知 ：次峰值分別在迎風(fēng)面高度和附近 。實(shí)測風(fēng)速時(shí)程作用時(shí) ，各節(jié)點(diǎn)空間上的位移最大值也出現(xiàn)了次峰值 ，也出現(xiàn)在迎風(fēng)面約和高度處 （圖），與圖的計(jì)算規(guī)律基本一致 。實(shí)測風(fēng)速時(shí)程作用下的位移計(jì)算值與模擬風(fēng)速的平均風(fēng)作用時(shí)的計(jì)算值相接近 。在日光溫室鋼骨架中 ，無論作用模擬風(fēng)速還是作用實(shí)測風(fēng)速 ，節(jié)點(diǎn)位移變化規(guī)律基本一致 。圖 實(shí)測風(fēng)速時(shí)程作用的節(jié)點(diǎn)位移最大值空間分布曲線 各離散段截面總應(yīng)力最大值比較模擬風(fēng)速時(shí)程作用時(shí) ，日光溫室鋼骨架各離散段截面總應(yīng)力時(shí)程記錄中的最大值空間分布曲線見圖，總應(yīng)力是軸向應(yīng)力與彎曲應(yīng)力之和 。圖 模擬風(fēng)速時(shí)程作用的各離散段截面總應(yīng)力最大值空間分布曲線 中 國 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué) 學(xué) 報(bào) 年 第 卷各截面應(yīng)力最大值從總體上看 “平均脈動(dòng) ”的最大 ，“脈動(dòng) ”的次之 ，“平均 ”的最小 。出現(xiàn)了 “平均脈動(dòng) ”與 “脈動(dòng) ”的應(yīng)力值基本相同的情況 ，表明脈動(dòng)風(fēng)對(duì)截面總應(yīng)力的影響比平均風(fēng)更重要 。各截面應(yīng)力最大值呈起伏變化 。由圖（）（）對(duì)比發(fā)現(xiàn)鋼骨架的危險(xiǎn)的截面出現(xiàn)在溫室結(jié)構(gòu)的左端附近 。在平均風(fēng)與脈動(dòng)風(fēng)共同作用時(shí) ，上弦桿最大拉應(yīng)力為，下弦桿最大拉應(yīng)力為，腹桿最大壓應(yīng)力為。上弦桿在截面瑏瑣位置 （約高度 ）處 ，拉應(yīng)力出現(xiàn)了另一個(gè)峰值，并向兩側(cè)遞減 。腹桿與總體坐標(biāo)軸之間的夾角可分成銳角和鈍角 ，在以下的腹桿中 ，拉應(yīng)力為銳角的腹桿比鈍角的腹桿大 ，而壓應(yīng)力則為銳角的腹桿比鈍角的腹桿小 。骨架脊頂?shù)母箺U瑘瑡和瑘瑢出現(xiàn)了拉應(yīng)力和壓應(yīng)力的另一個(gè)峰值 ，腹桿瑘瑡的拉應(yīng)力為，腹桿瑘瑢壓應(yīng)力為。實(shí)測風(fēng)速時(shí)程作用時(shí) ，由各離散段截面總應(yīng)力最大值空間分布曲線 （圖）可知 ：實(shí)測風(fēng)速時(shí)程的輸入值有明顯差別 ，但各截面應(yīng)力最大值基本相同 ；應(yīng)力曲線變化規(guī)律與圖曲線規(guī)律基本一致 ；鋼骨架中最危險(xiǎn)的截面也為左端附近 ；上弦桿最大拉應(yīng)力為，下弦桿最大拉應(yīng)力為，腹桿最大壓應(yīng)力為；與圖對(duì)比可見實(shí)測風(fēng)速時(shí)程作用下的總應(yīng)力計(jì)算值與模擬風(fēng)速的平均風(fēng)作用時(shí)的總應(yīng)力計(jì)算值相接近 。圖 實(shí)測風(fēng)速時(shí)程作用的各離散段截面總應(yīng)力最大值空間分布曲線 各離散段拉應(yīng)力分量比較模擬風(fēng)速時(shí)程作用時(shí) ，采用 “平均風(fēng)脈動(dòng) ”工況 ，上 弦 桿 各 離 散 段 截 面 拉 應(yīng) 力 分 量 曲 線 見圖（），其中截面的總應(yīng)力為軸向應(yīng)力和彎曲應(yīng)力之和 ；實(shí)測風(fēng)速時(shí)程 （）作用時(shí) ，上弦桿各離散段截面拉應(yīng)力分量曲線見圖（）。計(jì)算結(jié)果顯示 ：分別在模擬風(fēng)速 、實(shí)測風(fēng)速作用下 ，彎曲應(yīng)力會(huì)引起左端應(yīng)力迅速增加 ，鋼骨架危險(xiǎn)截面在左端附近 。 上弦桿各離散段左端剪力最大值比較模擬風(fēng)速作用時(shí) ，上弦桿剪力空間分布的最大值出現(xiàn)在溫室骨架結(jié)構(gòu)的左端附近 （圖）；在平均風(fēng)與脈動(dòng)風(fēng)共同作用時(shí) ，最大剪力為；平均風(fēng)作用時(shí) ，除了溫室骨架結(jié)構(gòu)的左端附近和棚脊折第 期 姜迎春等 ：考慮脈動(dòng)風(fēng)速的平面剛架日光溫室結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律圖 模擬和實(shí)測風(fēng)速作用上弦桿各離散段拉應(yīng)力分量 ，點(diǎn)瑏瑩截面處 ，其他各離散段端部截面的剪力基本趨于一致 ，而脈動(dòng)風(fēng)作用時(shí)離散段端部剪力出現(xiàn)起伏變化 ，使得平均風(fēng)與脈動(dòng)風(fēng)共同作用時(shí)離散段端部剪力也出現(xiàn)起伏變化 ；脈動(dòng)風(fēng)作用時(shí)端部截面的剪力值為平均風(fēng)作用時(shí)倍左右 。圖 各離散段左端剪力最大值空間分布曲線 結(jié)論）本研究從日光溫室結(jié)構(gòu)的波動(dòng)傳播角度 ，給出平面剛架模型的日光溫室結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng)分析的被研究塊體方法 。通過兩端自由的變截面梁的彎曲波傳播問題對(duì)比驗(yàn)證本研究方法的有效性 。本研究方法的被研究塊體物理意義明確 ，無需使用經(jīng)典的動(dòng)力學(xué)方程組 。）將數(shù)值模擬風(fēng)速的種工況 （平均風(fēng)和脈動(dòng)風(fēng)共同作用 、只脈動(dòng)風(fēng)作用 、只平均風(fēng)作用 ）和實(shí)測風(fēng)速作為日光溫室鋼骨架結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)時(shí)程分析的輸入荷載參數(shù) 。采用本研究方法計(jì)算獲得平面剛架模型的日光溫室鋼骨架結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)時(shí)程記錄中的節(jié)點(diǎn)位移及截面應(yīng)力最大值的空間分布規(guī)律 。各節(jié)點(diǎn)位移和各截面應(yīng)力從總體上看均為 “平均脈動(dòng) ”的最大 ，“脈動(dòng) ”的次之 ，“平均 ”的最小 ；各截面應(yīng)力中也出現(xiàn)了 “平均脈動(dòng) ”與 “脈動(dòng) ”的應(yīng)力值基本相同的情況 ，表明脈動(dòng)風(fēng)對(duì)日光溫室鋼骨架結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的影響比平均風(fēng)更重要 。對(duì)溫室鋼骨架結(jié)構(gòu)從應(yīng)力和剪力分析均出現(xiàn)最危險(xiǎn)的截面為結(jié)構(gòu)的左端附近 ，其中彎曲應(yīng)力是引起應(yīng)力迅速增加的主要原因 。參考文獻(xiàn)劉建 ，周長吉 日光溫室結(jié)構(gòu)優(yōu)化的研究進(jìn)展與發(fā)展方向 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) ，（）： ， ，（）：（） ， ， ， ？ ： ， ， ，（）：周長吉 溫室工程設(shè)計(jì)手冊(cè) 北京 ：中國農(nóng)業(yè)出版社 ，：</p>