沈阳恒隆市府广场超高层塔楼风荷载分析研究

为了确定高度350.6m沈阳恒隆市府广场塔楼结构设计的风荷载,采用刚性风洞试验与风洞数值模拟相结合的方法分析塔楼的风荷载,风洞试验研究给出楼层剪力与扭矩及风致加速度。采用四种湍流模型进行风洞数值模拟,分析建筑平均风压系数、体型系数、基底剪力及倾覆力矩,并与风洞试验进行比较,得出适用于超高层建筑风洞模拟的湍流分析模型,利用该分析模型的数值风洞模拟技术,分析塔楼13个风向角的风压系数、体型系数和基底剪力,为结构风荷载取值提供依据。研究结果表明:相比于《建筑结构荷载规范》(GB 50009—2012)对近似矩形平面建筑物的体型系数的规定,RSM模型迎风面0.83、背风面-0.56,与规范矩形截面迎风面0.8、背风面-0.6最为接近;RSM模型与试验吻合最好;选取RSM模型来分析超高层等大型复杂结构风荷载,能够得到较为准确的结果。

双幅连续刚构桥施工阶段风荷载研究

为了研究双幅高墩连续刚构桥的风荷载特性,以陕西洛河大桥为工程背景,通过风洞测压试验,探讨了该连续刚构桥桥墩风压系数随施工阶段结构形式的变化规律,并基于计算流体动力学(CFD)数值模拟,研究了最大双悬臂状态上、下行双幅桥风致干扰效应随其间距的变化规律。结果表明:桥墩最大负压发生在最大悬臂施工阶段,对压力系数的影响明显;双幅桥之间的风致干扰效应随着间距的增大越来越弱。

基于风洞试验的典型工业厂房屋面风荷载分布特征

随着我国经济发展,大型工业厂房建筑越来越多,由风荷载导致的工业厂房屋面也越来越多,因此,有必要对工业厂房屋面风荷载分布特征进行研究。以沿海某厂房为研究对象,作缩尺比为1∶100的刚性模型,进行刚性模型测压风洞试验,研究不同风向下的屋面平均、脉动以及高阶矩风荷载特征,其结果可为厂房的主要受力构件设计和屋面围护结构设计提供风荷载设计参数。

Deformation behavior of non-rigid airships in wind tunnel tests

Deformation behavior of non-rigid airships in wind tunnel tests is studied by considering three factors, including internal pressure, flow velocity and angle of attack. Fiber Bragg grating strain sensors are used to measure the deformation of non-rigid airships. Wind tunnel tests in the case of different flow velocities and angles of attack are conducted. The measurement results reveal that the airship deformation is in proportion to internal pressure. For the tensile region,the airship deformation is in proportion to flow velocity. Effects of angle of attack on structural deformation are more complicated and there is no clear relationship existing between airship deformation and angle of attack.

高层建筑围护结构风压系数的概率特征及其极值POT估计

为获得高层建筑围护结构设计风荷载,通常需要考虑其表面风压系数的概率特征,进而进行极值估计。针对当前基于超越阈值模型的风压系数极值估计方法存在阈值选取困难,需要较大样本的不足,基于高层建筑标准模型进行风洞试验,首先研究其表面风压系数的概率特征,结果表明迎风区测点接近高斯分布,分离区测点风压系数母体接近Gamma分布,风压系数极小值接近GEV(general extreme value,GEV)分布;提出一种改进的POT(peak over threshold,POT)极值估计方法进行表面风压系数极值估计,进而与几种传统极值估计方法进行对比,结果表明改进POT极值估计方法可实现小样本的风压系数极值估计,其估计结果与大样本容量的标准极值偏差小于5%,且稳定性较好;最后给出了标准高层建筑模型表面极值风压系数。

盾尾同步注浆模拟试验研究

盾尾同步注浆区域位于盾构隧道管片壁后,由于其空间的封闭性,难以对浆液的扩散情况进行观测,从而导致目前同步注浆材料的分布特性尚不明确。为此,研发了一种盾尾同步注浆模拟装置,进行了盾尾同步注浆模拟试验研究,对同步注浆过程中的土体内部的压力变化与上部土体的沉降进行了研究。结果表明,注浆开始后出浆口移动轴线上方土体内部的压力在注浆压力的影响下逐渐增大,在出浆口远离后逐渐减小,与此同时轴线两侧的土体压力逐渐增大,产生了明显的土拱效应;注浆稳定后浆液的内部压力主要由上部荷载决定,与注浆阶段注浆压力的大小无直接关系;注浆过程中引发的地表沉降的大小主要由注浆压力决定,其次受到浆液性质的影响;凝固后的注浆体横向上在出浆口附近厚度较小,两侧较大,纵向上厚度分布较为均匀。

架空线路风偏计算的多刚体动力学模型及其分析

为准确高效地计算架空线路动态风偏位移响应,进而预防风偏闪络事故发生,结合架空线路风偏摆动的运动特征,考虑绝缘子串中各个绝缘子的相对运动,采用多个刚杆与扭转弹簧相互连接模拟架空导线,根据风偏变形的力学关系与能量守恒原则,建立了连续档架空线路风偏位移响应的多刚体模型与动力学方程;通过量纲分析与相似理论构建物理仿真模型的风洞实验,验证多刚体模型的准确性;通过对工程实例进行数值仿真分析,并比较多刚体模型与通用软件有限元模型的运算时间,验证多刚体模型的高效性。研究结果表明:连续档架空线路的风偏多刚体动力学模型可以有效展现各个绝缘子串与各档导线的动态风偏响应规律,计算精度能够满足工程使用需求,计算效率优于有限元模型。

基于POT法确定风压系数极值的自动阈值选取与参数估计

风压系数极值是确定建筑围护结构设计风荷载的重要变量。实现阈值自动选取和合适的模型参数估计方法是保证超阈值模型极值计算结果精确性的先决条件,也是当前超越阈值模型研究的热点和难点。以CAARC高层建筑刚性模型测压风洞试验数据为基础开展超越阈值模型极值计算方法研究,通过对独立峰值数量和相关性研究独立峰值提取方法的性能;采用蒙特卡罗法研究4种不同的广义Pareto分布参数估计方法的性能,给出最佳参数估计方法选择建议;提出基于形状参数或极值估计结果稳定性的变点-局部比较阈值自动选取新方法。研究结果表明,基于变点理论-形状参数/极值稳定性阈值自动选取方法具有较小的样本依赖性,以及有较好的样本非高斯适用性,由此构建的改进超越阈值模型计算风压系数极值与标准极值的偏差小于5%,且完全实现阈值客观、自动选取,研究结论完善了小样本风压系数极值估计方法,对确定建筑围护结构设计风荷载具有重要意义,且可推广到其他极值估计领域。

基于风洞试验的高位大跨度非对称斜交四塔连体建筑抗风性能分析

以光谷人民医院工程为例,针对其高位大跨度非对称斜交四塔连体建筑模型进行风洞试验,旨在测量建筑模型上的平均风压和脉动风压时程。通过对所得数据进行处理和计算分析,得出在不同重现期和不同风向角作用下,项目结构表面所受的风压值以及结构在静态和动态状态下的响应,为该项目的抗风设计提供可靠依据。

某超大跨度屋盖风压分布的风洞试验

为研究跨度长达1.7 km的深圳国际会展中心风压分布特性,采用节段模型方法进行风洞测压试验并考虑不同展馆之间的相互干扰效应。对基于互信息的观测极值法,应用不同模型最小独立观测时距的包络值作为样本独立观测时距进行简化。结果显示:简化方法的极值风压估计结果和严格基于互信息的观测极值法结果具有很好的一致性和统计稳定性,大大提高了计算效率;屋盖整体的风压分布特征显示了节段模型方法的合理性,且采用节段模型方法可以更加细致地描述屋盖边角区域,从而更准确地获取该区域的风压分布特征;节段模型方法可较准确地反映不同展区屋盖之间的相互干扰影响,展馆间的风敏感位置的极值负压干扰系数最大可达1.26,整个屋盖结构的最小负压达-7.0 kPa,且高负压主要出现于整个屋盖角部区域,抗风设计时应对高负压角区给予足够的关注。

全封闭式双拱煤棚风洞试验研究

煤棚作为一种轻质的大跨结构,对风荷载敏感,风洞试验是研究大跨度煤棚风压分布的有效手段。文中以山东兖矿全封闭式双拱煤棚工程项目为背景,通过刚性模型测压试验,研究了在不同风向角作用下,煤棚顶部的风压系数分布情况,并选取四个典型风向角进行对比分析。此外,还研究了煤棚围护结构风压系数极值的分布情况。研究结果表明,在任意风向角下,煤棚顶部区域始终承受风吸力。0°和180°风向角下,风压系数云图差别较大,表明周围建筑对煤棚风荷载的干扰不容忽视。煤棚内表面极大风压系数和极小风压系数分布均匀,而外表面则相差较大。

带焊缝圆灯柱气动特性及焊缝影响机理研究

为了研究某实桥带焊缝圆灯柱的气动特性以及焊缝对灯柱涡激振动的影响机理,开展了灯柱刚性节段测压模型风洞试验,测试了无焊缝工况以及0°~180°焊缝位置的灯柱周向压力分布,分析了灯柱气动力以及流体卡门涡脱强度,揭示了焊缝对灯柱涡激振动的影响机理。研究结果表明:焊缝对灯柱的气动特性影响显著,不同的焊缝位置可以激发不同的流动模式,当焊缝在灯柱前驻点或者原分离点后侧时,灯柱气动特性受焊缝影响较小。当焊缝在B区域(21°~33°)和C区域(36°~63°)时,流体在焊缝附近发生分离-再附-再分离现象,卡门涡脱强度降低,灯柱的涡激振动被抑制。当焊缝在D区域(63°~78°)时,流体在焊缝位置直接涡脱,伴随着脉动风压和卡门涡脱强度的增强,使灯柱的涡激振动增大;焊缝尺寸的变化不会改变灯柱的气动力系数随焊缝位置的变化规律,但是可能会影响涡激振动风速锁定区间和振动幅值。

渡槽槽体结构风载体形系数的风洞试验研究

本文对于渡槽槽体结构模型进行了风洞实验研究 ,对于矩形渡槽槽体在均匀流场和具有 1 8%湍流度的湍流场中各取三种不同的高宽比进行了风洞试验 ,测量了在槽内有水和无水两种情况下槽体各个部位的风压系数 ,从而计算得出了渡槽结构风载体型系数 .从实验的初步的结果来看 ,渡槽结构风载体型系数同近年来我国编制的桥梁抗风设计指南中类似结构物的风载体型系数比较接近 ,但是同以往在渡槽抗风设计时所使用的参数有一定的差别 .本文中得出的渡槽槽体结构的风压分布和风载体型系数 ,为渡槽结构的抗风设计提供了参考依据 .

大跨度高空弧形连廊模型风洞试验研究

介绍了杭州市民中心建筑群模型测压的风洞试验,给出了大跨高空弧形连廊表面的平均(静)风压系数、平均风压和平均风荷载体型系数值,详细讨论了风场和风向角对风压系数和体型系数的影响.结果表明:连廊迎风面处于正压区,而背风面、顶面和底面处于负压区;连廊顶面风载狭缝效应十分明显,而底面不太明显;连廊的整体体型系数大于规范对弧形建筑的规定;按规范(基于平均风压)计算的用于连廊覆面设计的风压结果比应用统计方法(基于平均风压和脉动风压)计算的结果偏小.

类矩形盾构同步注浆压力分布与影响试验分析

类矩形盾构法隧道施工中,同步注浆的压力分布是控制隧道周边地层稳定及地表沉降的关键。类矩形盾构隧道由于其几何形状具有特殊性,会导致浆液产生一定淤积,影响浆液的流动和充填,可能出现浆液充填不均匀的现象。文章通过采用宁波轨交3号线类矩形盾构隧道缩尺模型进行的同步注浆模拟试验,借助于注浆压力、地表位移、分层沉降及测斜数据,分析了类矩形盾构隧道同步注浆模拟试验过程中注浆压力的变化及空间分布规律,并对周围土体的稳定性进行了测试和研究。

北京机场新塔台结构风洞试验研究

对首都机场新塔台结构的刚性模型和气动弹性模型进行了风洞试验研究 ,提出了考虑弗劳德数等一系列相似参数模拟的高耸塔台结构气动弹性模型的设计制作方法 。

低矮房屋标准模型的风洞试验研究

以国际通用的低矮建筑标准模型TTU(德州理工大学)模型为研究对象进行风洞试验,寻求适合于低矮房屋风洞试验的风场以及与风洞试验段相匹配的模型缩尺比.首先进行了1∶15、1∶30和1∶45三种缩尺模型的风洞试验,分析了模型尺寸变化对平均、脉动风压系数和堵塞特征的影响,进而在3种不同湍流度分布的B类风场中对1∶30缩尺比的模型进行详细的风洞试验,并将其结果和其它风洞试验结果及TTU实测数据进行分析比较.研究表明:堵塞度为4.9%的1∶15模型的试验结果仍然显示堵塞效应不能忽略;由于流场Ⅱ、流场Ⅲ的湍流度和实测值更接近,因而其模型风压系数的试验结果与实测值较为一致.据此,文中给出了可用于低矮建筑风洞试验的风场.

错列布置超高层建筑群的干扰效应研究

对实际超高层建筑群进行群体和单体塔楼两次同步测压风洞试验。通过两次试验测量结果,考察风向及塔楼位置对顺风向、横风向和扭转方向的主体结构承受风荷载以及围护结构的极值风压的影响,并结合风压试验结果及CFD流场计算结果对干扰机理进行说明。研究结果表明,处于中间位置的2号塔楼的扭转干扰放大作用非常显著,较为不利的风向为110°风向,该风向下扭转方向的静力干扰因子达到1.53;沿弱轴Y方向和扭转方向的动力放大因子达到1.32和1.37。

特高压8分裂导线风荷载干扰效应风洞试验

特高压8分裂导线在风场作用下的干扰效应对导线风荷载的合理化设计非常重要。为研究该干扰效应,设计制作了特高压多分裂导线模型,进行了不同风场环境下多分裂导线的风荷载特性测试。试验采用高频测力天平测得不同风场下多分裂导线模型的3分量力,继而获得导线各种风场下阻力系数。通过比较不同导线形式、迎风方向,研究了多分裂导线在风场下的干扰效应,得到了导线风荷载随分裂导线数、雷诺数变化规律。试验结果表明8分裂导线的干扰效应显著,实测风荷载结果较现行规范计算结果有明显降低,表明现行规范中的8分裂导线风荷载计算方法偏于保守。特高压8分裂导线等效风荷载的合理化计算可以考虑干扰效应的影响。

大型射电望远镜结构风荷载特性研究

全可动射电望远镜结构工作时需要在两个方位进行变位旋转,其迎风姿态多样、反射面风压分布复杂。为掌握反射面结构风荷载分布特性及获取相应的荷载取值,选取了待建的新疆110 m(F/D=0.3)望远镜反射面结构为切入点,首先采用计算流体力学软件FLUENT,对其表面平均风压分布进行数值模拟,并展开相应的风洞试验研究,来验证CFD模拟反射面平均风压分布的有效性。通过对比数值模拟与试验结果,揭示出旋转抛物反射面的风荷载特性。随后以数值模拟为研究手段,对其他若干反射面结构进行基于望远镜变位过程的全方位分析,给出不同口径、不同焦径比的反射面风荷载特性分析结果,为日后旋转抛物反射面抗风设计提供较为充分的资料。