基于层内力等效的偏心高层建筑三维等效静力风荷载

对于质心和刚心不重合的偏心高层建筑,由于结构三维振型耦合与气动力耦合等因素的影响,其等效静力风荷载的评估变得十分复杂.基于振型加速度法,推导了考虑三维气动力耦合和振型交叉项贡献的偏心高层建筑各层拟静力项和惯性力项内力(剪力和弯矩)响应计算方法 .在此基础上,基于各层内力响应等效,建立了能合理反映荷载沿高分布信息的结构三维等效静力风荷载评估方法.随后,结合3种典型矩形截面高层建筑刚性模型测压风洞试验,分析了荷载相关性、结构偏心率和截面长宽比对偏心结构三维等效静力风荷载的影响.研究表明:对于偏心截面高层建筑,振型交叉项和荷载相关性对结构风致响应与等效静力风荷载的贡献不可忽视,若忽略两者则会低估偏心高层建筑三维等效静力风荷载,特别是扭转向等效静力风荷载.此外,偏心率和截面长宽比同样影响偏心高层建筑等效静力风荷载的大小和分布情况.相关研究可为偏心高层建筑的抗风设计提供一定的指导.

矩形高层建筑横风向动力风荷载解析模型

通过研究不同长宽比、高宽比的矩形棱柱体在边界层风洞中典型迎角下的横风力 ,提出了矩形高层建筑横风力功率谱密度、均方根升力系数和Strouhal数的经验公式 ,并对相干函数作了一定的探讨 ,建立了完整的横风向动力风荷载解析模型。该模型和试验结果吻合较好 ,证明它是合理有效的 ,可在此基础上建立高层建筑横风向动力响应的频域计算方法。

格构式塔架动力风荷载解析模型

基于高频底座天平测力风洞试验,得到了三种典型的格构式塔架的顺风向、横风向与扭转向一阶振型广义荷载谱与均方根广义力系数.在此基础上,利用最小二乘法拟合,建立了格构式塔架的一阶振型广义风荷载谱解析模型.该模型与风洞试验结果吻合较好,可在此基础上建立格构式塔架二维或三维动力响应的频域计算方法.

输电塔-线体系完全气弹模型风洞试验研究

按照基本缩尺律,设计、制作出模拟输电塔-线体系的一塔两跨线完全气弹模型,并通过大气边界层风洞试验,测试了各种风速下输电塔在挂线和不挂线工况下的位移与加速度响应,观测了输电塔-线体系的极限风荷载和风毁模式,同时通过测量导地线线端应变和绝缘子应变,得到导地线传递给输电塔的静、动力风荷载。研究了塔线耦联对输电塔风振响应的影响,分析了单塔与输电塔-线体系气弹模型风振响应随风速的变化规律和频谱特点,得到了若干对输电塔抗风设计有参考价值的结论。

格构式塔架三维动力风荷载的风洞试验研究

通过底座天平测力风洞试验,测量了三种典型的格构式塔架(输电塔、通讯塔和电视塔)的顺风向、横风向和扭转向动力风荷载。由于模型本身的质量不够轻、刚度不够大,一阶共振力的影响不可忽视,本文作者推导了消除模型一阶共振影响的实用公式,进而得到格构式塔架顺、横、扭三维广义荷载谱和均方根广义力系数。最后,本文分析了这三种格构式塔架的动力风荷载特征,得到了几点重要的结论。

基于连续气弹模型的超高烟囱风致响应风洞试验研究

以某300 m超高烟囱为例,介绍了将连续气弹模型应用于超高烟囱抗风设计的风洞试验方法和试验结果。选用DEVCON胶剂,采用开模灌胶再拆模的方式,制作了连续壳体气弹模型,模拟了烟囱的几何外形和动力特性;基于刚性模型测压试验,确定了模型表面粗糙条的设置方式,以模拟实际烟囱风荷载的雷诺数效应;将刚性模型雷诺数效应模拟方法应用到连续壳体气弹模型上,对气弹模型进行吹风试验,获得了该烟囱的风致响应。气弹模型试验结果表明:该烟囱在平滑流场会发生一定程度的涡激共振现象,在实际湍流场中没有出现涡激共振现象,但横风向动态位移仍然显著大于顺风向动态位移;将试验结果与既有实测结果进行了对比,检验了该试验数据的可靠性。该试验方式和试验结果可为类似工程的抗风设计提供参考。

高层建筑风荷载计算中的基本振型表达式分析

通过对大量实测和计算数据的分析和拟合 ,得出了合理的高层建筑平动和扭转基本振型解析函数曲线 ,可为补充和修改我国高层建筑设计规范风荷载条文中的振型表达式提供参考 .同时 ,实例分析表明 ,在高层建筑的初步设计阶段 ,上述振型曲线在风荷载计算中的应用 。

大跨度屋盖结构等效静力风荷载数值计算方法

基于大跨度屋盖结构等效静力风荷载计算的复杂性,提出了极值效应等效静力风荷载的概念和应用数值优化原理计算大跨度屋盖结构内力等效静力风荷载的方法.以几内亚体育场主看台悬挑屋盖为例,计算得到其位移等效静力风荷载;以巴哈马体育场主看台悬挑屋盖为工程背景,基于两类不同目标函数按最小二乘拟合得到内力等效静力风荷载.并分别给出两组内力等效静力风荷载作用下的杆件极值内力误差分布,分析了基于两类目标函数的拟合方法各自的优缺点.算例与分析表明该方法实用性很强,既方便设计使用,又有相当高的精度,可以满足工程设计的需求.

高耸结构驰振分析

结合我国规范，提出高耸结构稳态驰振响应和驰振临界风速分析方法。并根据风洞试验提供的气动参数着重分析了矩形横截面高耸结构的驰振，得到了正方形和长宽比为２∶１的矩形横截面高耸结构稳态驰振响应计算公式，及驰振发生与突变的临界条件。最后，应用本文方法计算了一矩形横截面高耸结构的驰振响应和临界风速，得到了一些对工程设计很有意义的结论。

矩形超高层建筑涡激共振模型与响应研究

在经验非线性模型、V ickery-B asu模型以及广义范德波尔振子模型的基础上,针对矩形超高层建筑涡激振动的"锁定"状态,提出了两种改进的广义范德波尔振子模型,即IGVPO-1和IGVPO-2,前者适用于"锁定"风速范围内任一折算风速对应的位移响应幅值的预测,后者适用于"锁定"时最大位移响应幅值的预测。最后,结合气弹模型风洞试验测试数据,实现了对两模型中气动参数的拟合。将风洞试验测量值与理论模型预测值进行比较,结果表明:所提出的这两种理论模型均具有较高的精度。

大跨越输电塔-线体系动力特性分析

大跨越输电塔-线体系的动力特征评估是其抗风、抗震设计的重要环节。本文在有关文献的基础上,建立了大跨越输电塔-线体系耦联振动动力特性分析的多自由度体系计算方法,并对大跨越输电塔-线体系工程实例的动力特性进行了分析,讨论了塔-线耦联振动对塔,线各自动力特性的影响,得到了若干结论。

矩形高层建筑扭转动力风荷载解析模型

本文通过研究不同长宽比、高宽比的矩形棱柱体在边界层风洞中典型攻角下的扭矩,提出了矩形高层建筑扭矩功率谱密度、均方根扭矩系数和Strouhal数的经验公式,并对相干函数作了一定的探讨,建立了完整的扭转动力风荷载解析模型。该模型和试验结果吻合较好,证明它是合理有效的,可在此基础上建立高层建筑扭转动力响应频域计算方法。

良态风作用下超高层建筑风压特性现场实测与风洞试验对比研究

在完成武汉国际证券大厦表面风压风洞试验的基础上,进行该超高层建筑在内陆良态风作用下表面风压与顶部风速的现场实测,对比分析两种方法所测得的平均风压系数、均方根风压系数、风压谱、相干函数的差异。结果表明:无量纲化实测风速谱和Karman风速谱比较一致;平均风压系数风洞试验结果和实测结果分布规律基本一致,尤其是迎风面平均风压系数风洞试验结果和实测结果吻合较好;而均方根风压系数实测结果比风洞试验结果明显偏大;风洞试验风速谱较实测风速谱的能量分布偏向于高频段,风洞试验风压谱较实测风压谱能量分布范围更宽、且高频段能量占优;风洞试验各测点相干性整体上大于相应实测测点的相干性,且在高频段差异更为明显。

三角形截面高柔结构横风向振动的风洞试验研究

本文介绍了正三角形截面高柔结构模型在均匀流场和湍流场中三种迎角下的横风向风振响应风洞试验结果 ,分析了三角形截面高柔结构的横风向涡激振动现象与驰振危险性 ,获得了一些数据和结论。

体育场悬挑屋盖结构风荷载解析模型

结合援莫桑比克国家体育场刚性模型风洞试验数据,分析了悬挑屋盖结构表面风压分布特性、脉动风荷载谱特性和脉动风压空间相关性,并利用体育场风洞试验测压数据,拟合了各区域脉动风压谱和相干函数的经验公式,建立了此类结构的风荷载解析模型。经过工程算例表明,本文建立的风荷载解析模型用于悬挑屋盖结构的动力响应计算具有较高的精度,有一定的实用价值。

Y形平面高层建筑风荷载研究

介绍了Y形平面高层建筑结构刚性模型在均匀流场和紊流场中三种风向角下的三维风荷载 风洞试验结果,分析了Y形平面建筑物三维风荷载的数值模型,获得了一些对工程设计有参考意 义的数据和结论.

可调液体—质量阻尼器对高层建筑侧移—扭转风振响应的控制

本文提出用可调液体－质量阻尼器控制高层建筑侧移与扭转风振响应的设计与计算方法，分析结果表明，被动可调液体－质量阻尼器能够有交地减小高层建筑的三维耦联风振响应，是一种有实用价值的结构控制装置。

高压输电塔线体系抗风设计风洞试验研究

为研究高压输电塔线体系的合理化抗风设计,进行了气动弹性模型风洞试验。模型分设置附加横隔的塔线体系和按现行规范设计的无附加横隔的塔线体系,测定了在紊流风场中的风振响应。在风洞试验中观测到了输电塔架的风致破坏,破坏特征与实际线路中输电塔架的破坏相似。试验结果表明,输电塔线体系的风致振动具有较强的空间耦合非线性振动特点,导地线与绝缘子的振动对输电塔的影响不容忽视;输电塔结构的风振计算中应考虑多阶振型的影响,随风速增加,高阶振型的贡献增大;输电塔结构的风致破坏具有动力失稳的特征,设置附加横隔面可提高结构的抗风能力。

超高层建筑多自由度气弹模型的优势及制作方法

首先简要对比了测力天平、刚性模型测压、强迫振动、气动弹性模型等四种试验手段的特点,然后着重分析了底部弹性支撑的摆式气弹模型和多自由度气弹模型试验结果的差异,分析发现,对超高超柔的方截面建筑而言,摆式模型所得的横风向风致响应在小风速下比多自由度模型略大,而在包含横风向共振风速在内的大风速下则明显大于多自由度模型,其气动阻尼特性、气动刚度特性和表面风压相干性等倾向于使摆式模型出现相对较大的风致响应。究其原因,是因为只模拟一阶模态的摆式模型在反映流固互制气弹效应方面不够真实且不及多自由度模型精细,即参振模态的不同(包括参振模态数量、高阶与低阶平动频率比、扭转与平动频率比)会使振动形式发生改变,进而影响振动时的气弹效应并改变振动位移。在此结论的基础上,提出了多自由度气弹模型改进设计方法,该方法考虑了低阶与高阶频率比、平动与扭转频率比的可调性,同时解决了模型弯剪振型成分的可控制性和阻尼调节等问题,以期为实际项目的多自由度模型制作和相关研究提供便利和参考。

超高层建筑抗风体型选取研究

为了研究超高层建筑体型选取时应注意的问题,分析总结了既有超高层建筑的体型特点,对其进行了归类,可将超高层建筑按体型特点大致以350m和600m为界分成3个级别.结合大量超高层建筑抗风设计实例及风洞试验结果,分析高宽比和长宽比对风致响应的影响.结果表明,明显弱轴的出现会显著降低结构效率,并结合工程实际对此给予了解释.对不同高度的超高层建筑体型设置给出了部分建议:当前抗风设计和研究应进一步考虑被分析对象在体型选取方面的现实性和合理性,应合理控制高宽比和长宽比以保证结构效率.