广州新电视塔模型测力风洞试验及风致响应研究Ⅰ:风洞试验

广州新电视塔是目前世界第一高电视塔,总高度约为610m。风荷载及其效应将控制结构设计,但由于塔结构形状独特,无法在风洞中通过测压试验来获得结构上的风力;又由于结构过于细长,并且高阶振型对结构风致效应的贡献不可忽略,因此对全塔(包括天线)结构模型采用高频动态测力天平技术进行风洞试验也是不可行的。为此,采用新的试验方法——节段模型测力方法来获得作用在塔上的风力分布。介绍试验模型、风洞试验方法、试验数据处理方法以及主要试验结果。试验结果用于结构设计,同时用于计算全塔的风致响应。

广州新电视塔模型测力风洞试验及风致响应研究Ⅱ:风致响应分析

基于节段模型测力试验的结果,采用随机振动响应分析中的完全二次组合法(CQC)对广州新电视塔结构进行随机风致振动响应分析,包含振型之间交叉项对响应的影响。"串联多质点系"力学模型被用来模拟电视塔结构,每层质点可考虑两个水平方向的线位移和绕竖向参考轴的转动位移。通过计算确定该电视塔不同高度上的风致振动位移响应、加速度响应、截面内力响应。计算结果表明,电视塔结构极值位移、内力随风向有相同的变化规律并且天线结构鞭梢效应对加速度的影响程度远大于位移。同时提供的等效静力风荷载考虑多个模态及模态间交叉项对响应的影响,可用于计算电视塔结构的位移及内力根方差响应。

高耸结构TMD接触非线性阻尼振动控制研究

调谐质量阻尼器(TMD)能有效地控制高层建筑结构的风致振动,而TMD子结构往往将产生过大的冲程,且由于荷载不确定性决定其冲程也是不可确定的,故必须进行限位设计。鉴于此,对TMD的限位控制进行研究,提出了大阻尼TMD系统、开关阻尼限位控制和离位阻尼限位控制三种不同的限位策略。以广州新中轴线电视塔结构为分析模型,结合TMD系统在运动过程中的8个工作状态,给出了在考虑开关阻尼限位控制和离位阻尼限位控制两种限位控制策略下系统的运动方程,并进行了风载激励下的数值仿真分析。数值分析的结果表明:不同限位间距时,两种限位工况对系统位移、加速度响应的峰值和均方值控制效果规律不尽相同;对于开关限位控制,当限位距离为TMD最优控制下摆幅的36%时,在控制效果损失约4%的前提下,TMD的摆幅与最优控制下的摆幅相比,减少了约45%;当TMD摆幅相同时,与大阻尼TMD系统相比,其控制效果高8%;离位限位控制对结构加速度峰值有更好的控制效果。恰当地选择限位距离和限位阻尼系数,既能改善风致振动下结构的舒适度,又能减小TMD的摆幅。

RTK-GPS在广州新电视塔变形监测中的应用研究

高耸结构在强风、地震和温度变化作用下,容易产生过大的变形,从而危及结构安全。日照变形是超高层结构常见的变形形式之一,是评价结构健康状况的重要参数,在施工和运营阶段均需进行变形监测。本文以在建的广州新电视塔(塔高610m)为研究背景,利用RTK-GPS测量技术和高精度全站仪对其施工进行了全程日照变形监测。分析表明,当一天内的环境温度变化较大时,塔体的水平位移明显增大;随着电视塔高度的增加,塔体变形也相应增大;核心筒和钢结构的位移变形趋势基本一致等。观测结果验证了监测方案的合理性,对超高层建筑施工安全、施工验收和相应规范的改进具有重要的参考指导作用。

某高耸结构施工全过程温度效应分析

当建筑物较高时,由于施工过程中的累积效应,由温度作用产生的竖向构件间的变形差较大,此时须考虑结构的温度效应。广州新电视塔属超高层建筑,从施工阶段到建筑物投入使用,结构始终处于暴露状态,且该建筑物属异形结构。因此,温度效应将对该结构的施工、内力等造成严重影响。通过对广州新电视塔进行温度效应分析,表明了温度作用对该结构变形的影响十分显著。对整体结构的温度效应和施工过程的温度效应的分析结果进行对比,两者存在差异,应引起重视。对不同的温度工况进行了分析,得到了相应的一些规律,为以后类似建筑的施工提供参考。

广州新电视塔整体结构振动台试验研究

广州新电视塔塔高610m,由一座高达454m的主塔和一个高156m的天线桅杆构成,建成后将是世界第一高电视塔。广州大学工程抗震研究中心试验室设计了一个1/50结构模型,并对其进行了多种地震波的49种工况下的振动台试验。测试了模型结构的动力特性、阻尼比及其各种地震作用下的加速度、位移、扭转和应变反映,分析了模型结构的破坏情况,并根据试验结果和相似理论,研究了原型结构的地震反应。试验及分析结果表明,模型结构第1阶、第2阶振型频率与原型结构计算换算频率相差15%―18%左右,第3阶、第4阶频率相差30%左右,其对应阻尼比依次为3.317%、2.277%、1.555%和1.259%,其扭转、平动第一周期比为0.211,且在多遇、设防烈度和罕遇地震作用下结构最大层间位移角平均分别为1/320、1/154和1/72,显示结构在经历多遇地震,设防烈度地震和罕遇地震作用后,结构总体上满足设计目标的抗震设防要求。

广州新电视塔结构健康监测应变修正计算的研究

大型钢筋混凝土结构做长期的结构健康监测,需要综合考虑混凝土的收缩徐变影响.对应变传感器采集的原始应变数据做适当的修正,可提高监测的准确度.本文以广州新电视塔结构健康监测中应变修正的计算为例,阐述了美国混凝土学会(ACI)推荐的收缩徐变分析理论在结构健康监测中的应用,并结合实验室的试件测试数据,修正徐变和收缩的具体计算公式,最终得到修正后的实测应变与理论应变吻合得很好.

结构系统风致疲劳寿命可靠性分析

工程结构一般是由很多构件组成的超静定结构。在风荷载作用下,一个或者几个构件发生风致疲劳破坏不一定导致结构系统失效。首先,结合风速风向联合分布等风荷载特征,给出计算结构系统风致疲劳寿命失效概率的计算流程。其次,由风洞试验结果对目前世界最高的电视塔——610m的广州新电视塔的天线结构进行风振响应分析,风振响应计算中考虑塔身结构的振动对天线结构响应的影响。最后,在以上两步分析的基础上,对该天线结构系统的风致疲劳寿命可靠性进行计算。计算结果表明:用阶段疲劳寿命分枝-约界法识别出17个主要失效模式;S-N曲线中随机变量的参数对主要失效模式的失效概率影响较大;用蒙特卡罗方法计算的100年设计寿命相应的这一实际天线结构的风致疲劳失效概率为4.2%左右。

广州新电视塔结构设计及难点分析

作为广州的新地标,广州新电视塔总高610m,因其独特的造型给结构设计带来一系列新的挑战及机遇,文中对设计过程中的一些主要设计难点及其分析处理过程进行介绍,供同行参考。

广州电视塔超高层结构施工安全管理

广州新电视塔工程,具有高、柔、悬、扭、偏、重的特点,是目前国内高、大、精、尖的项目之一,本文以该工程项目为背景,深入调研其超高空作业的安全管理措施,根据该项目的成功实践,总结出四条经验,对扭转当前建筑施工安全事故多发现状,提高安全管理整体水平具有现实的指导意义。

某高耸结构施工全过程若干影响因素效应对比分析

广州新电视塔属超高耸混合结构,对其进行施工全过程分析时,因考虑混凝土的收缩徐变特性。施工步长和相对湿度作为混凝土收缩、徐变的两个重要参数,对结构全过程的受力有很大影响。通过对施工步长和相对湿度进行参数对比分析,得到了相应的一些规律,为以后类似建筑施工提供参考。

超高耸钢结构的模态参数识别及模型修正

广州新电视塔(GNTVT)是一座高度为610m的超高层柔性钢结构,很有必要对其进行健康监测。应用多参考点稳定图算法(M-NExT/ERA)、数据驱动随机子空间识别法(SSI/Data)和增强频域分解法(EFDD),依据GNTVT Benchmark提供的结构振动数据识别广州新电视塔的模态参数,以掌握其动态特性;利用ANSYS建立GNTVT的有限元模型,根据识别得到的实测模态参数,结合遗传算法对GNTVT初始有限元模型进行参数修正,使有限元模型得以正确反映真实结构的动态特性,以供后续健康监测研究之用。

基于异步爬猴群算法的传感器优化布置方法研究

针对猴群算法中的重要步骤"爬过程"搜索盲目、效率较低的问题,提出了一种用于传感器优化布置的异步爬猴群算法。采用双重编码的方式,克服了原猴群算法只能解决连续变量优化问题的缺陷;利用猴群在搜索过程中的全局最优解和个体历史最优解的信息改进了爬过程的搜索模式,同时将异步变化学习因子引入到搜索模式中,通过调整猴子自身经验和社会群体经验在爬过程中所起的作用,来保持全局搜索和局部搜索的平衡,大幅提高了算法的搜索效率。文末以广州新电视塔为例,进行了参数敏感性分析以及传感器优化布置方案的选择。结果表明,异步爬猴群算法能较好的解决传感器优化布置问题,搜索效率较原猴群算法有了较大的提高。

广州新电视塔外挂内爬式塔式起重机应用技术

广州新电视塔采用2台M900D外挂内爬式塔式起重机。详细介绍了该起重机的基本构造及相关参数、爬升支承架组成、安装流程和爬升流程。为确保起重设备正常运转,对起重机进行了试吊及应力测试,其中试吊包括单绳试运转和双绳试运转。监测结果表明,塔式起重机在安装、负载试验、爬升过程中各构件最大应力均小于材料抗拉强度,满足安全度要求。

整体提升钢平台系统在广州新电视塔核心筒施工中的应用

广州新电视塔核心筒结构复杂,采用整体提升钢平台方法施工。施工过程中,利用结构劲性柱作为爬升支撑柱,有效地降低施工成本;使用超升工艺,实现竖向结构与水平结构同步施工;为减轻劲性柱负担,采用在核心筒楼梯间部位布置2个内筒外架的复合支撑系统,保证了劲性柱的安装精度。另外,为了控制劲性柱变形,使用临时连系梁将劲性柱连接,并选择部分劲性柱布置法线方向支撑。广州新电视塔整体提升钢平台系统满足了施工要求,取得了良好的效果。

广州新电视塔钢桁架组合楼板施工技术

随着高层建筑,特别是高层建筑钢结构的发展,组合楼板越来越受到人们的重视,它具有节约钢材、降低造价、施工速度快、节省模板和抗震性能好等优点。610m高的广州新电视塔具有高、扭、偏等特征。详细介绍了广州新电视塔钢筋桁架楼板的铺设、泵管布置、混凝土浇筑和养护等工艺。

广州新电视塔结构施工技术

610m高的广州新电视塔具有高、扭、偏等复杂特征。基于结构特点和施工难点,详细阐述钢结构和钢筋混凝土结构的关键技术,包括机械设备选择、测量技术、焊接技术、施工仿真分析技术、预变形技术、实时监控技术、临时支撑技术、安全操作系统、气象保障措施以及天线桅杆提升技术、超高混凝土泵送技术等。通过采取有效的施工控制措施,保证结构安全和工程质量。

广州新电视塔钢结构安装技术

广州新电视塔钢结构外框筒是结构的主要受力部分,且结构形式特殊、体量大、高空焊接难、安装精度高、气候影响大。根据钢结构施工难点和场地条件限制,确定合理的安装技术路线。详细阐述机械选型、塔楼安装、测量技术、焊接技术和天线桅杆安装的施工工艺和关键技术。并通过施工阶段结构验算和变形控制,确保结构施工安全受控。结果表明钢结构施工总体技术路线安全可靠。

广州新电视塔袖阀管双液注浆砂层地基加固技术

广州新电视塔地下室车道砂层透水性差,在土方开挖中遇到流砂、涌水等现象。经注浆技术比较,选用袖阀管双液化学注浆法对土体进行固化止水。分析了砂土中所注浆液的配合比和注浆压力,对注浆施工流程、机械选用、钻孔布置及钻孔、浆液配制、下管和注浆施工等问题进行详细介绍,对注浆过程注意事项进行探讨。经加固的土体能满足施工要求,坍塌、涌水现象得到控制,地基固化土抗压强度达到10~24MPa。

广州新电视塔钢管混凝土施工技术

广州新电视塔钢管混凝土结构由24根高约454m的倾斜钢管组成。针对楼层分段分布、结构镂空、混凝土泵送难和检测难的特点,在施工前进行低收缩混凝土的模型试验,确定钢管混凝土无裂缝,满足设计要求。并根据施工过程中容易出现堵管、爆管和混凝土养护等问题,采用布料杆和选择混凝土配合比来确保顺利施工。同时,对钢管混凝土进行体内埋管超声波检测,检测效果良好。