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。

水滴形大跨钢屋盖结构风洞试验和风振分析

自然风经过大跨结构时,由于结构屋顶形状不规则,通常会引起柔性屋面的振动,因此针对大跨屋面结构抗风设计需要考虑风压分布和风振响应。以陕西省水务集团矿泉水生产车间为工程背景,制作了1∶200的刚性模型,通过刚性模型风洞试验测得该水滴型大跨钢屋盖结构的表面风压,研究了屋盖表面典型测点及整体的风压分布规律。基于风洞试验数据,对结构进行风振时程分析,得到了屋盖表面的风振响应和风振系数。结合刚性模型风洞试验和风振分析,深入研究了水滴形大跨屋盖结构的风压分布规律和风致振动特性,并总结了其共性规律。

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。

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.

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。

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 。

周边建筑干扰下超高层建筑的风荷载幅值特征

以上海陆家嘴地区的环球金融中心为研究对象,根据刚性模型测压风洞试验结果,研究在周边建筑干扰下,超高层建筑的表面风压系数和各层风力系数的幅值特征。研究发现:当密集建筑群位于环球金融中心上游时,会使其下部被遮挡面的正压力均值减小,甚至可能变成负压力,而对压力根方差的影响比较复杂,有可能使其增大2～3倍,也有可能使其减小;当金茂大厦位于环球金融中心上游时,会使其被遮挡面的正压力均值减小,甚至可能变成负压力(绝对值有可能会增大1倍),也可能使其被遮挡面的压力根方差增大1～2倍;当金茂大厦和周边密集建筑群位于环球金融中心的下游时,风压幅值的干扰效果不太明显;当金茂大厦位于环球金融中心上游时,对其中下部各层风力系数幅值影响较大,而在上游金茂大厦和密集建筑群的共同干扰下,环球金融中心下部的风力系数幅值非常紊乱。研究为超高层建筑在周边建筑干扰下的玻璃幕墙和结构抗风设计等提供参考。

高耸塔台结构抗风实验研究

本文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,获得了高耸塔台结构的风压分布规律及加速度风振响应特性.

复杂地形下超高层双塔建筑风荷载特性研究

处于大气边界层中的建筑,由于流体存在着复杂的涡旋以及流动分离,建筑表面的风荷载十分复杂。对于位于城市中心的超高层双塔建筑,地势高差大,其风荷载特性更是复杂。要对这类建筑进行精细化分析,必须详细研究地形及周边建筑对建筑风荷载的影响。本文以刚性模型测压试验为基础,分别研究了超高层双塔建筑的局部风压体型系数、脉动风压系数、层阻力(升力)系数及层阻力(升力)功率谱。并研究了地形、周边建筑对建筑风荷载特性的影响,以及双塔之间风荷载的干扰作用。为复杂地形下超高层双塔建筑风荷载研究提供了参考。

八分裂导线阻力系数屏蔽效应风洞试验

为考察八分裂导线阻力系数的屏蔽效应,设计制作了3种典型导线刚体模型和真型导线,采用水平横向布置的形式,进行了风洞实验。研究了风速、紊流度、迎风角度、导线直径等因素对八分裂导线阻力系数的影响。试验结果表明:均匀流场中,输电导线阻力系数随风速的增加有明显的降低,存在一个极小值,之后随风速增加而缓慢升高至稳定值;紊流场中的导线阻力均小于均匀流场数值,紊流场的阻力系数试验曲线的临界点较均匀流场更为靠前。3种型号的八分裂导线阻力系数在39.8 m/s风速时较规范值均有大幅降低,导线直径越大,屏蔽效应越明显,阻力系数降低幅度越大。与现行规范结果相比,八分裂900/40导线在迎风角度变化过程中最大降低百分比为28.2%。在计算大截面八分裂导线风荷载时,现行规范风荷载偏于保守,可以考虑八分裂导线的屏蔽效应。

复杂体型超高层建筑层风力功率谱函数研究

以某一高492m、具有特殊体型的超高层建筑为工程背景,研究超高层建筑层风力规格化功率谱曲线的特点并给出其数学函数模型。首先,在同济大学TJ-2边界层风洞中对该超高层建筑进行刚性模型分组同步测压风洞试验,得到各测点层的风力系数时程,并对各层风力系数的频谱特性进行分析,归纳出各层风力规格化功率谱曲线沿高度变化的特点;然后,根据试验所得的功率谱曲线的特点,给出顺风向、横风向和扭转风向的层风力规格化功率谱数学函数表达式,用该数学模型对各层风力功率谱曲线进行拟合的效果非常理想,同时,对各层风力功率谱函数的拟合参数进行归纳总结,得到统一的参数结果。研究结果表明层风力功率谱函数是有效的。

超高层建筑风压的幅值特性

对方形、矩形、三角形及Y型等10个典型的超高层建筑模型进行了细致的风洞试验,获得了模型表面的平均风压和脉动风压系数.详细讨论了风场和风向角对风压系数空间分布(不同高度分布,同一高度不同侧面上不同测点的风压分布等)的影响.结果表明:建筑物迎风面处于正压区;而侧面和背风面是负压区;D类风场的平均风压系数和B类风场中相近,但根方差风压系数要大很多;迎风面的平均风压系数随高度变化基本服从2Α分布;三角形和Y形模型的风压系数小于方形和矩形模型.

某超高层建筑刚性模型测力试验研究

在4m×3m边界层风洞中对某高295m的超高层建筑分别进行了有、无周边建筑的刚性模型测力天平试验,得到建筑3个主轴方向基底力矩均值和均方根值随风向角的变化情况,通过比较表明周边超高层建筑对其具有较严重的干扰影响;分析了功率谱和相干函数所表现出的力矩频域特性,横-扭方向基底弯矩相关性明显较顺-横、顺-扭两向大;通过敲击试验得到基底弯矩的自由衰减信号,采用HHT变换方法,识别了模型-天平系统在两个主轴方向的一阶频率和阻尼比,并根据频率和阻尼比消除了基底弯矩信号中由于模型非绝对刚性引起的共振响应分量,由此修正得到较为精确的基底力谱和各角度均方根值,为计算风振响应提供了依据。

基于全桥刚性模型测压试验的异形景观桥气动力特性研究

景观桥在设计时往往追求结构新颖、造型独特。由于体型复杂,不宜采用节段模型风洞试验对其气动力特性进行研究。以国内一座拟建的异形景观桥为工程背景,通过全桥刚性模型测压风洞试验测试并研究了带遮阳篷的变截面曲线主梁和带观景平台的变截面倾斜桥塔的气动力特性。结果表明,遮阳蓬和箱梁受到的气动力在大多数风向角下方向一致,并在正交风向附近达到最大值。裸塔柱在α=0°(顺塔柱倾斜方向来流)时阻力系数最大,裸塔柱上部和下部的最大升力系数分别发生在α=90°(横桥向来流)附近和α=140°附近。主梁和观景平台的气动干扰使塔柱局部的气动力系数减小。观景平台的顺桥向力系数和横桥向力系数分别在α=180°附近(逆塔柱倾斜方向来流)和α=110°附近取得最大值。

刚构体系独塔斜拉桥施工期抖振响应

为了更准确地计算桥梁抖振响应,以采用刚构体系的某带大挑臂钢箱结合梁独塔斜拉桥最大双悬臂施工阶段为研究对象,首先在有限元建模中重点讨论因塔梁固结处节点刚性区建模方法不同而导致的桥梁结构动力特性差异;随后运用二维不可压非定常雷诺平均URANS数值模拟方法,识别大挑臂钢箱主梁断面静力三分力系数和气动导纳;最后基于Davenport准定常理论在ANSYS中开展桥梁抖振时域分析,所得结果与气弹模型风洞试验进行比较.研究表明:施工阶段的独塔斜拉桥结构动力特性及抖振响应受塔梁结合处有限元建模方式影响十分显著,结构基频差异最大可达21.3%,进行此类桥梁动力分析时应予以足够重视;主梁断面的气动导纳识别结果表现出对来流风场参数的依赖性,抖振计算时应合理使用;主梁悬臂端抖振位移响应计算值大于风洞气弹模型试验测试值,该计算结果用于设计参考时是偏于保守的.

不同外部平台宽度对大跨建筑屋盖风荷载的影响

为了研究外部平台宽度对大跨屋盖风荷载的影响,在B类地貌中对无平台和5个典型平台宽度下的刚性模型进行风洞测压试验,得到了各工况下的屋盖表面平均风压系数和脉动风压系数.研究表明:外部平台增大了大跨结构屋盖的平均风荷载.随着平台宽度的增大,屋盖的平均风荷载先增大后减小.平台宽度12m时最不利,其最大增幅达到33%.平台宽度20m时增幅达到20%;外部平台增大了大跨结构屋盖的脉动风荷载,平台宽度12m时最不利,其增幅达到11%.平台宽度20m时,增幅为8%,其余平台宽度下的增幅基本在5%以内.屋盖背风面边缘的脉动风荷载随着平台宽度的增加而减小,平台宽度20m时可达19%.

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。

高耸异型烟囱结构风压和风振系数试验研究

本文在模拟的大气边界层中,对某一发电厂高耸异型烟囱的刚性模型进行了测压试验研究,得到了这一结构的平均风压系数、最大和最小风压系数分布,以及该结构的风荷载体型系数;结果表明在烟囱外形明显变化的局部区域,风压绝对值较大,与理论分析一致。同时,对动态测力试验模型进行了高频动态天平测力试验研究,详细介绍了试验及数据处理方法,根据试验结果计算得到了该烟囱在风作用下的动力响应和风振系数;根据试验结果计算所得的风振系数值大于按规范公式估算值。这些结果不仅为结构的风荷载计算提供了依据,也有助于进一步认识该类异性烟囱结构的风荷载和风振特性。

双幕墙高层办公楼通风效果风洞试验研究

针对杭州市一双幕墙高层办公楼工程实例 ,采用整体刚性模型风洞试验和节段刚性模型流场试验相结合的方法 ,研究了廊道式双幕墙建筑的通风效果及其评判标准 ,提出了双幕墙建筑通风换气时间的计算方法 ,探讨了风压作用下双幕墙空腔和百叶窗的气流组织方式 。