1. 研究目的与意义（文献综述）

在众多形式的空间结构中，网架结构因其用料经济，便于工厂化生产，便于工地安装，抗震性能好，能够适应不同的要求，是近半个世纪以来在国内外得到推广和应用最多的一种形式。网架结构在我国从20世纪80年代初开始发展，进入90年代开始普及，目前仍然朝气蓬勃，经久不衰，发展规模在全世界位居前列。网架结构的应用范围不断扩大，已涉及到大型公共建筑,工业厂房，大型机库等重要关系民生建筑，但在风荷载作用下，结构构件应力交替变化，可能形成结构的疲劳损伤，严重甚至可能造成结构的疲劳破坏。在建筑工程领域，现行设计规范对动荷载作用下结构可能遭受的疲劳损伤考虑尚不全面，因风荷载考虑不周而出现工程事故的现象在国内外均有发生。如2012年8月7日台风“海葵”来袭，位于浙江某海岛的一工业厂房钢网架屋面出现翻卷事故。我国南方湛江等地区在飓风中，网架的轻型屋面遭到了严重的破坏。我国 9415 号台风引起温州机场大跨网架屋盖的破坏。2002年8月，受强台风鹿莎的袭击，即将举行亚运会的韩国签山市四座体育馆遭到了不同程度的破坏，其中台风掀走了亚运会体育场的棚顶。2004年5月23日，巴黎戴高乐机场２Ｅ候机厅发生巧塌事故，法国交通部发表调查报告称，由于２Ｅ候机厅顶棚与圆形钢结构支柱连接处存在初始裂纹，在长期风载荷的作用下，初始裂纹向临界裂纹发展，受损不断累积，连接发生突发性断裂，从而导致候机厅顶棚巧塌事故。1984 年9 月 21 日，美国加州福尼亚遭受 hugo 飓风袭击，调查结果表明，49％的建筑物仅有表面破坏。其中，大跨度屋盖结构的局部损坏，钢管断裂，整体掀翻的现象尤为严重等等。如今，网架结构的跨度越来越大且结构质量越来越轻，所用材料越来越经济，但随之带来的结构稳定问题也愈来愈严重。风荷载作用是结构设计中的主要荷载之一，而且在大多数情况下，它比地震荷载更加重要。重大工程和标志性建筑的倒塌对整个社会的影响是极其严重的,重大工程和城市安全是国家公共安全体系最重要的组成部分。有鉴于此, 为保证网架结构的使用安全，有必要研究其在风荷载下的疲劳性能，得到构件的疲劳损伤值，对于己建成网架结构进行风致疲劳损伤分析,避免灾难发生，对于拟建和在建的大型土木工程结构,在吸取以往的经验和教训基础上,并预测结构可能出现疲劳的区域判断结构中可能出现的损伤,及时采取适当的修补措施,以确保工程结构在生命期内的安全性、可靠性、适用性、完整性以及耐久性。

目前，研究人员认为风荷载对结构的作用有3种，第一种是将动力风荷载当做确定性的等效静力风荷载，通过风洞实验得到结构体型系数和风振系数，并且考虑结构的高度变化系数，最终应用 gb 50009—2001《建筑结构荷载规范》规定的计算方法计算出静力风荷载; 第二种是将风的实测数据直接应用到结构抗风的分析，但没有考虑风时程的随机性，这种分析方法得出的结论没有普遍的适用性; 最后一种方法是基于随机理论，对风荷载时程进行随机模拟，准确考虑脉动风和结构的相互作用。因为风荷载的作用是三维的，加上环境风的效应，因而模拟的困难很大，但对结构的影响却不可忽视。因风荷载考虑不周而出现工程事故的现象在国内外均有发生。

大跨度网架屋盖，一般采用覆面材料，网架单一杆件强度不高，局部刚度不大，在风荷载作用下局部网架的位移、速度和加速度的响应较大，可能对周围气流场产生影响，形成明显的固流耦合作用，导致气弹反应和可能的动力失稳现象。当网架周边约束力不够时，强大的气流吸力甚至可能将整个网架屋盖掀起。在这一问题上的理论研究有较大难度，各类随机振动分析方法都是建立在来流已知的基础上，无法考虑真正的固流耦合作用。目前主要的研究方法是风洞试验，但风洞试验也存在局限性。在风洞试验中要得到准确的结果必须正确模拟某些相似参数和某些物质量。有些研究者准备用气动弹性力学的方法来研究膜结构风振分析中的固流耦合问题，提出了一些气动力模型，其中有关参数需由气弹模型风洞实验来确定。应该说，这一方法目前离实用尚远。鉴于上述原因，有些研究者转向另一方向，即借鉴桥梁，飞机等其他学科领域的风振研究经验，运用计算流体力学研究手段，开发适应于大跨度屋盖体系风工程领域的数值风洞，以便对结构响应与周围流场的变化做出更准确的描述，采用风洞试验的结果或者数值模拟的结果，结合相应的随机振动理论以及数值仿真计算方法，对

2. 研究的基本内容与方案

对焊接网架结构风致疲劳进行研究，了解这类结构风致疲劳的特点，分析此类结构风致疲劳损伤的程度，以及其疲劳剩余寿命，提出防止结构出现疲劳损伤的措施。

1. 熟悉焊接网架结构主体结构在风荷载作用下发生疲劳的机理和特点；2.了解结构疲劳分析的方法和流程；3.了解风荷载作用的特点；4. 熟悉有限元基本理论及相关的单元信息；5.建立网架结构的有限元模型；6.对某网架结构进行其在风荷载作用下风致疲劳分析和剩余寿命评估。

3. 研究计划与安排

1周：进行毕业实习，并完成相应的实习日记和实习报告；第2-3周：调研焊接网架结构风致疲劳的案例，了解疲劳产生的原因和机理。

第4-6周：了解对金属结构分析疲劳的方法和流程；第7-10周：了解网架结构风荷载作用的特点，分析焊接网架结构疲劳损伤及其方法；第11-14周：分析某网架结构的风致疲劳损伤和剩余寿命；第15周：翻译20000万英文字符资料；第16周： 整理打印论文准备答辩。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]. 杜文风，张慧．空间结构[m]．北京：中国电力出版社，2008．

[2]. jgj7-2010空间网格结构技术规程[s]．北京：中国建筑工业出版社，2010．

[3]. 完海鹰,黄炳生 .大跨空间结构[m]．北京：中国建筑工业出版社，2008