防风网对大跨度煤棚风荷载特性的影响

为了研究防风网对大跨煤棚风荷载的影响,通过风洞刚性模型测压试验,对3种透孔率的防风网下煤棚表面风荷载进行研究,分析了风向角、有无防风网和防风网透孔率对典型测点和分区的体型系数以及测点的脉动风荷载的功率谱特性的影响。结果表明:不同风向角下,结构体型系数极值出现的位置和范围差别较大;防风网对减小煤棚风荷载有较好效果,放置防风网后煤棚表面呈现为绝对值较小的负压;大部分风向角下,20%的透孔率防风网对减小风荷载效果更好;不同位置测点受来流脉动影响情况不同,煤棚迎风侧角部测点脉动风荷载无量纲功率谱数值较大,且功率谱成分复杂,放置防风网后其峰值明显减小。

高压户内直流场建筑屋盖设计体型系数研究

户内直流场建筑属于重要的大跨度结构,几何尺寸变化多样,体型系数的确定是合理结构设计的前提。首先结合风洞试验与CFD数值模拟技术分析户内直流场建筑屋面的风荷载特性,研究了不同长宽比、高跨比下屋盖表面的平均风压系数分布。通过参数分析发现,随着长宽比增大,屋面受到的风吸力增大,而高跨比对屋面风荷载特性的影响则不明显。为了方便工程设计,对户内直流场建筑表面进行分区,给出典型风向角下不同长宽比屋盖的分区体型系数,可供设计提供依据。

矩形平面气承式膜结构平均风荷载与风响应特性研究

气承式膜结构是典型的风敏感结构,在风荷载作用下膜面会产生较大变形,抗风问题是制约膜结构发展的重要因素。为了研究矩形平面气承式膜结构的风荷载特性,设计并制作了6个不同的刚性模型,利用尖劈、粗糙元和锯齿挡板对A、B、C共3类地貌进行模拟,在大气边界层风洞中进行了矩形平面气承式膜结构刚性模型测压试验,分析了风向、矢跨比、长宽比以及地面粗糙度等因素对结构表面平均风压分布的影响,并计算了结构在不同风向角下的风力系数。基于风洞试验获得的风荷载数据,在有限元软件ABAQUS中对原型尺寸的矩形平面气承式膜结构进行了风振响应分析,膜面选用M3D4R单元建模,拉索选用T3D2单元建模,研究了不同风向角下结构的平均风响应特性,总结了风荷载作用下膜面的位移及应力分布规律,确定了出现位移极值及应力极值的位置,最后提出了适用于矩形平面气承式膜结构的风荷载体型系数分区方案,并给出了不同分区的建议取值。研究表明:矩形平面气承式膜结构的平均风压系数受风向和结构长宽比的影响较大,受地面粗糙度影响较小;长宽比越小,上吸区的风压越小;随矢跨比增加,迎风区正风压系数增加,上吸区负风压减小;0°风向角下矩形平面气承式膜结构的风力系数最大;0°及45°风向角下,矩形平面气承式膜结构的迎风面及顶部变形较大,90°风向角下迎风面变形较大而顶部变形较小;0°及90°风向角下,结构两侧与中部连接的凸起部位应力较大,45°风向角下迎风面拐角处出现明显褶皱并伴随应力集中;0°风向角下位移及应力均最大,90°风向角下位移及应力均最小;建议0°和90°风向角下矩形平面气承式膜结构风荷载体型系数采用5分区形式,45°风向下采用7分区;0°及90°风向角下结构分区风荷载体型系数受矢跨比影响明显,45°风向下结构分区风荷载体型系数受长宽比影响明显。

典型张拉膜结构风压分布特性数值分析

为研究典型张拉膜结构在风荷载作用下的受力特点,对鞍形、伞形、双跨脊谷式及拱支式4种张拉膜结构进行了系统的数值分析。基于雷诺时均法的k-kl-ω湍流模型对某一鞍形膜结构进行了数值分析,并将其结果与试验结果进行对比分析,验证了采用数值方法的准确性。对4种张拉膜结构进行数值模拟,分析了风向角、矢跨比、跨高比及跨度对结构平均风压分布的影响规律。结果表明:风向角对风压分布的影响最大,不同风向角下膜面最大风吸力出现的位置也不同,说明气流在屋盖前缘产生的漩涡脱落作用是影响屋面风荷载特性的主要因素;矢跨比的影响次之,迎风前缘的风压变化明显,其余区域变化较小。根据4种张拉膜结构的结构型式及风压分布特点将屋面分区,并依据本文的数值模拟结果给出了屋面各区域的风载体型系数,以期为工程设计提供参考。

四连跨干煤棚三心圆柱面网壳结构设计与研究

介绍四个105m连跨干煤棚三心圆柱面网壳结构设计,指出网壳支座设在24.10m高的柱顶比设在地面能大大提高土地使用效率。编制MSTCAD与MIDAS软件的数据转换程序,将MSTCAD的单跨网壳计算模型转换到MIDAS中,与下部支承梁、柱建立四连跨干煤棚整体空间计算模型。通过比较MIDAS与MSTCAD的计算结果,证明该设计方法的可行性与准确性,为类似多个连跨空间网格结构工程的整体空间计算与设计提供了新的解决方案。

半球形干煤棚表面风荷载与干扰效应数值风洞研究

利用流体动力学软件对单体与成对出现的半球形干煤棚结构表面的风压分布进行模拟,与刚性模型测压风洞试验结果对比发现,数值风洞模拟结果能够较好地模拟结构表面的风压分布。根据数值风洞获得的表面风压值得到了无干扰与有干扰工况下的分区体型系数以及结构整体的阻力、升力系数,同时,讨论分区体型系数、整体阻力、升力系数随风场条件、风向角以及干扰条件的变化规律。

球形储罐结构风荷载特性试验研究

球形储罐作为风敏感结构,对其展开风荷载特性研究十分重要。对1∶50球形储罐刚性模型展开风洞试验,研究了不同工况下结构表面风荷载分布规律。最后,给出球罐分区体型系数,为后续球形储罐结构抗风设计提供依据。