我国大力发展能源供应配套设施建设，涌现出越来越多的大跨度储煤仓结构，由于工艺需求，该类结构多采用三心圆柱面屋盖形式，风荷载是这类结构的控制荷载之一。国内某干煤棚横向跨度依据选定方案确定为230 m，纵向长度252 m，结构高度52 m。该煤棚的屋盖结构为拱形空间张弦桁架结构，结构模型如图7-22所示。该建筑处于A类地貌，建筑所处位置的基本风压为0.45 kPa。建筑受周边配套设施环境的影响，跨向两侧均由建筑物对该建筑遮挡，最不利风向确定为山墙迎风。
图7-22 三心圆柱面干煤棚建筑结构模型
在结构的初步设计阶段，通过大跨度屋盖结构抗风设计软件，工程设计人员入口的柱面屋盖输入上述设计参数，得到结构表面平均及均方根风压系数分布图如图7-23a、b所示。图7-23c、d给出风洞试验结果，可以看出，预测结果与试验结果从分布趋势上较为吻合，在迎风前缘平均和均方根风压系数略大于预测结果，在屋盖后部，预测值略大于试验结果。
利用有限元模型接口功能模块，将SAP2000软件的有限元模型转换到ANSYS中，通过模态分析得到结构的自振频率及模态，如图7-24所示。两种软件计算结果吻合较好，结构一阶自振频率为0.56 Hz，一阶模态以水平振动为主。根据第5章的建议值，可估计该结构的背景效应系数μc=1.2，共振效应系数μd=2.71，等效风振系数βz=2.30，从而给出结构初步设计阶段的等效静风荷载。
图7-23 干煤棚三心圆柱面屋盖平均及均方根风压系数(www.xing528.com)
图7-24 干煤棚三心圆屋盖结构自振频率与模态
由于该屋盖主体结构采用张弦桁架，具有一定的几何非线性，因此考虑采用风洞试验得到的风压系数时程进行结构分析，得到结构的风振响应。采用风洞试验进行非线性动力响应时程分析得到的极值响应结果与采用本章抗风设计软件预估等效静风荷载的计算结果对比如图7-25所示。由图可以发现，极值位移响应结果分布规律较为接近，虽然在局部风振响应时程分析结果较大，杆件轴应力结果呈现出类似的规律，但总体来说，软件预估的等效静风荷载计算结果能够在一定程度上包络风洞试验结果，在设计上是安全的。
从本节算例中可以看出，本文基于风压谱频域特性得到的等效静风荷载预估方法，不仅仅适用于线性结构，对于张弦桁架这种弱非线性结构依然是有效的。此外，采用本文方法集成的抗风设计软件预估结构等效静风荷载效率较高，尤其是在结构初步设计方案确定阶段，能够快速给出设计风荷载，方便设计者随时调整结构方案，是一种快捷有效的抗风设计手段。
图7-25 软件预估结果与风振响应分析结果的比较
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