某水电站琴键堰体型优化试验研究

琴键堰是一种新型的高效溢流堰,以曲折的堰顶结构来增加溢流前缘总长度,使得其泄流能力远超直线堰。针对某拟建水电站琴键堰泄流能力不足的问题,提出了增加展宽比(L/W)、增加堰高(P)和增加堰高且减少单元数(n)的优化方案,并通过物理模型试验进行验证,得到了满足设计要求的推荐方案。此外,本研究还探讨了水工模型类别(整体及断面模型)和比尺效应对琴键堰泄流能力的影响。通过对比分析优化方案可知:方案M1(展宽比L/W由7.75增至8.88)中,琴键堰泄流能力得到了一定程度的提高,但泄流能力仍不满足设计要求;方案M2(堰高由4.50 m增至6.50 m)和M3(堰高由4.50 m增至6.90 m,单元数由17.5个减至8.5个)中,琴键堰泄流能力显著增加,该两种方案皆可满足设计要求。试验结果表明:与琴键堰整体模型相比,其断面模型测得的泄流能力偏大约6%;对于琴键堰,当模型堰上水头大于2.50 cm时,比尺效应对琴键堰泄流能力的影响可以忽略。

长周期地震动作用下基础隔震结构抗倾覆能力研究

对极限高宽比的基础隔震结构进行地震响应分析,探究常规地震动与长周期地震动的差异,并从隔震层位移、隔震层拉应力以及结构的抗倾覆力矩比3种导致结构倾覆的参数入手,分析基础隔震结构在长周期地震动作用下的倾覆情况。首先,选取近断层脉冲型长周期地震动和远场类简谐长周期地震动各9条。其次,建立3种不同烈度区下极限高宽比限值时的框架隔震结构模型,分析不同设防烈度下罕遇地震对基础隔震结构隔震层支座水平变位与轴向受力的影响,以及罕遇地震时结构的抗倾覆力矩比。最后,修正高宽比限值简化公式,计算出长周期地震动作用下的理论高宽比限值,根据限值修正结构高宽比后再进行地震响应分析。研究结果表明:在长周期罕遇地震动作用下,基础隔震结构隔震支座位移量普遍超过允许限值,大量支座出现拉应力,其中部分支座拉应力超过允许限值,隔震层受到严重破坏;少数情况下结构抗倾覆比小于1.2,结构有倾覆可能;结合简化公式给出长周期地震动作用下高宽比建议值。

上海滨江城风塔高耸悬挂结构设计

上海滨江城风塔主体结构高度约180m,采用了钢筋混凝土筒体+外悬挂圆柱面斜交网格钢网壳的高耸悬挂结构体系。通过优化核心筒墙体布置及墙厚、分析筒体在重力二阶效应及水平荷载作用下墙肢拉压形态变化和屈曲模态、对比外悬挂幕墙对结构重心提高的影响,确保了主体结构具有良好的抗震性能。同时,结合风洞试验结果,在悬挂结构底端采用自主研发的连杆支座实现了铰接连接节点的功能,且分析结果表明:节点试验结果与节点设计的性能一致,说明节点设计可靠,可以保证外悬挂幕墙钢网壳的安全性。

深圳恒裕后海金融中心B、C塔超大高宽比超高层建筑结构设计

深圳恒裕后海金融中心B、C塔楼结构高宽比接近11,核心筒高宽比接近35,为沿海地区高宽比超大的超高层建筑。根据场地周边环境,合理确定了塔楼不同方向的地面粗糙度类别,得到了更准确的风荷载值。针对超大高宽比引起结构刚度弱的特点,选择受力合理的框架-核心筒结构形式,并在不同避难层设置伸臂桁架加强层或黏滞阻尼器,以提高结构的抗侧刚度或附加阻尼。由于场地岩层埋深很深,确定采用后注浆工艺的旋挖成孔灌注桩基础。为进一步优化设计,放松了风荷载作用下结构楼层位移角限值,但确保结构构件承载力及抗震安全性满足要求。同时对阻尼器设置、加强层方案及高含钢率的型钢混凝土柱进行了介绍。

竖向交替加劲肋对大宽高比钢板剪力墙抗震性能的影响研究

为了研究加劲肋对大宽高比钢板剪力墙抗震性能的影响,参考实际工程的墙板宽高比,基于ABAQUS构建了钢板剪力墙的精细化非线性数值分析比对模型。模型包括非加劲钢板剪力墙和竖向交替加劲钢板剪力墙两种,比较分析了二者的屈曲特征、抗剪性能、滞回性能、应力发展与变形分布等行为,明确了竖向交替加劲肋对大宽高比钢板剪力墙抗震性能的影响规律。结果表明:竖向交替加劲肋可有效延缓墙板的面外屈曲,提高墙板的弹性屈曲荷载;竖向交替加劲钢板剪力墙滞回性能优异,墙板拉力带分布更加均匀,拉力带水平分量对柱引起的附加弯矩较小,墙板呈现出中厚板的工作特性。

隔震结构高宽比及支座竖向力分析

采用基于一阶振型的简化设计方法,推导出竖向地震、水平地震、重力荷载下支座竖向力计算公式,得出边支座拉应力和压应力的控制荷载组合,并讨论了支座竖向力、结构周期、场地类别、设防烈度、支座布置对隔震结构高宽比限值的影响。结果表明:(1)减少宽度方向的支座排数,可以降低罕遇地震下隔震结构支座拉应力;(2)重力荷载下支座压应力小于某界限点压应力时,高宽比限值由罕遇地震下拉应力控制;大于界限点压应力时,高宽比限值由罕遇地震下压应力控制,该界限点与特征周期以及上部结构特性相关;(3)隔震结构周期变长,高宽比限值会相应提高,合理选择隔震层刚度,可以将隔震技术用于高宽比较大的建筑。

基于结构设计的基础隔震结构高宽比限值的研究

本文研究了橡胶支座基础隔震结构的高宽比限值。研究基于保证隔震结构在强震中不倾覆的两个充分条件,一个是橡胶隔震支座不能产生拉应力,另一个是隔震支座压应力不超过容许值。本文推导了隔震结构高宽比限值的显式并给出了针对不同建筑类别、不同设防烈度、不同场地条件和不同隔震层阻尼比的高宽比限值。在支座的轴力计算中,还考虑了竖向地震作用和荷载的最不利组合。研究发现,当控制条件为支座不产生拉应力时,高宽比限值随隔震结构周期的增加而增加;当控制条件为支座压应力不超过容许值时,高宽比限值随隔震结构周期的增加而减小。因此,存在一个临界周期使高宽比限值取得极大值。研究还发现,存在一个最大的隔震结构周期使高宽比限值等于零或隔震层位移超过容许值。将隔震结构的周期与临界周期和最大隔震周期比较,就可以得到相应高宽比限值的表达式。最后,按照简单、安全的原则,将各种工况下的高宽比限值进行了归并,给出了高宽比限值的设计建议值。同时,还按设计规范提供的结构周期计算公式计算了隔震结构的高度限值。

框架结构爆破拆除过程研究

采用ANSYS/LS—DYNA有限元软件,建立共用节点分离式模型对某高层框架结构的定向爆破拆除进行数值仿真研究,在保证其高宽比、爆破高度及延时时间不变的情况下,对倒塌方向的跨度进行调整。对结构的倒塌过程,后座距离,前冲距离进行了分析。结果表明:即使高宽比类同的建筑物,但由于其结构布置不同,也会对爆破结果产生不同的影响,在制定爆破方案时在借鉴类同高宽比建筑物时应予以注意。此外对混凝土和钢筋单元的应力时程曲线进行分析,得出共用节点分离式模型能够反映混凝土和钢筋2种不同材料的力学性能差异。

竖向地震动对基础隔震结构高宽比限值的影响

在有关文献的基础上,重点分析了竖向地震动对橡胶支座隔震结构的高宽比限值Rh/w的影响,并考虑了场地条件、地震强度、隔震周期等因素和竖向地震动的综合影响.分析结果显示,对于坚硬场地条件,必须考虑竖向地震动对Rh/w的影响;而对于软场,则不然.为了方便工程应用,首次给出了考虑水平和竖向地震动、地震动强度以及场地条件等因素影响的Rh/w的定量取值.结果可为橡胶支座隔震结构的设计和相应规范的编制提供参考.

大高宽比隔震结构模型水平向振动台试验

目的为隔震设计理论和规范的编制提供试验依据.方法对1∶4(缩尺)比例的大高宽比铅芯橡胶垫隔震结构模型进行高烈度区不同场地波下水平向振动台试验研究,观测隔震结构的动力响应.结果高烈度区的某些地震波激励下,大高宽隔震结构中的支座出现了拉力或者非线性变形.结论当输入地震波中长周期分量较多时,隔震结构隔震后的效果不是很好,隔震支座滞回曲线是均匀饱满的;当输入高烈度地震波时,对于像试验所选择的大高宽比结构,上部结构弯曲变形已开始占了较大部分;在高烈度地区应用橡胶隔震结构,橡胶垫要承受一定的拉应力,但是结构整体是安全的,而在某些不利地震动下,橡胶垫可能要受拉屈曲,因而此时结构是处于倾覆的临界状态.

不同高宽比下大钢锭凝固过程的数值模拟与优化

为了改善铸件质量,设计3种不同高宽比的72 t钢锭模。利用Pro CAST软件分别对这3种不同高宽比的钢锭在d/D=0.18、采用酸性覆盖剂的条件下进行模拟。通过对凝固场及疏松缩孔分布的模拟结果对比分析得出:在合理的比值范围内,小高宽比浇注此72 t钢锭更容易获得质量较高的铸件。

翻转动能对基础隔震剪力墙结构高宽比限值的影响分析

针对上部结构整体刚度较大的基础隔震剪力墙结构体系,通过将上部剪力墙结构简化为刚体得到能够考虑结构翻转动能的两自由度基础隔震简化模型,并以此为分析对象,建立体系振动微分方程。采用复模态方法进行解耦变换,分析结构平动及隔震层翻转角位移的频响特性。在此基础上提出了考虑上部结构翻转动能影响动力倾覆分析方法,并推导了高宽比限值的动力法计算公式。通过对比分析动力法及等效静力计算结果,得出以下结论:上部结构翻转动能对基础隔震高层剪力墙结构以支座不受拉为控制条件的高宽比限值的影响不容忽视;所提出的动力倾覆分析法较仅考虑平动动能的等效静力法更为准确,且更偏于安全;等效静力法相对于动力法计算结果的偏差随着地震烈度、隔震结构周期、场地卓越周期的增大而减小,随隔震层水平等效阻尼比的增大而增大;在其他设计条件不变的情况下,减轻上部结构质量、增大隔震支座总竖向刚度,对基础隔震剪力墙结构高宽比限值的提高是有利的;分析基础隔震剪力墙结构高宽比限值时,应当充分考虑场地条件、地震分组、结构周期、阻尼比等因素的影响。

高层基础隔震结构高宽比限值分析

研究了橡胶支座高层基础隔震结构的高宽比限值。考虑到高阶振型对结构高宽比限值的影响,采用3质点模型推导了高层隔震结构高宽比限值的显式,给出各种建筑类别、设防烈度、场地条件和结构阻尼比的高宽比限值,并按简便、安全的原则对各种工况下的高宽比限值进行了归并,与采用单质点模型的计算结果对比后发现相差不大,说明高阶振型对高层基础隔震结构高宽比限值的影响不大。还进一步讨论了当隔震周期不等于临界周期时高宽比限值的变化情况,发现当隔震周期小于临界周期时高宽比限值的降低并不明显,当隔震周期大于临界周期时高宽比限值的降低比较明显。

基于响应面模型的波瓣混合排气系统近似模型研究

基于Navier-Stokes方程组对涡扇发动机波瓣强迫混合排气系统进行了数值模拟,获得了波瓣尾缘位置内、外涵流通面积与内、外涵入口位置流道截面积相等时,不同波瓣高宽比对波瓣混合排气系统性能参数以及结构参数的影响规律。并以此为基础,采用不同阶数的多项式响应面模型建立了波瓣性能参数随高宽比变化的近似模型。在多项式响应面模型拟合精度方面,相对于二阶、三阶多项式响应面模型,四阶多项式响应面模型能够较好地反映出热混合效率、总压恢复系数、排气系统相对推力、波瓣混合器相对质量随波瓣高宽比的变化规律,其拟合结果与数值仿真结果也相差极小。在波瓣高宽比对混合排气系统性能影响方面,在混合排气系统出口截面处,随着波瓣高宽比的增加,热混合效率在"波浪状"的变化规律中整体呈现出"增大-减小"发展趋势,总压恢复系数则呈现出"缓慢增加-迅速降低-增加-迅速下降"的复杂变化趋势;在排气系统相对推力方面,当高宽比大于3时,虽然相对推力呈现出波浪形的变化趋势,但变化值极小;对于波瓣混合器的相对质量,随着高宽比的增加,波瓣混合器的相对质量逐渐增大。

基于等效梁模型的大高宽比高层剪力墙隔震结构地震反应分析

针对基础隔震高层剪力墙结构,建立了考虑隔震层边界的等效梁模型,提出了适用于该模型地震作用动力响应求解的振型分解反应谱法及有限元非线性时程分析法。以高宽比达3.96的实际结构缩尺模型为算例,采用上述两种分析方法求解其地震响应,并与三维有限元模型分析结果进行比较。结果显示:采用所建立的等效梁模型对基础隔震高层剪力墙结构地震反应进行分析具有较好的计算精度。可用沿结构高度均匀分布侧向力作用下、综合考虑弯剪变形影响的整体等效刚度EI eq作为等效梁的模型参数。可将该等效梁模型应用于高层隔震结构的普适性规律研究;高宽比达3.96的算例结构在8度罕遇地震作用下,显示出了良好的抗倾覆性能,结构以整体平动加轻微翻转摆动为主,水平侧移主要集中在隔震层。隔震支座尚处于受压状态,隔震层滞回曲线饱满、耗能显著。所建立的方法及相关分析结论,可为高烈度区大高宽比高层剪力墙基础隔震结构后续理论研究及实际工程应用提供有价值的参考。

刀具槽型结构对切削过程影响的仿真研究

建立了切削过程的仿真模型,分析了改变刀具断屑槽型参数凸台高度和断屑槽宽深比对切削过程的影响。仿真结果对刀具断屑槽型的设计或选用具有参考价值。

冬暖大棚棚型结构温、光效应初探

对棚型结构、建筑材料不同的４种冬暖塑料大棚的透光率、棚内温度进行测定。结果表明，在冬季弱光条件下，大棚透光率与高跨比呈显著正相关，随着光照强度的增加相关性降低。棚内温度的上升速率与高跨比呈显著正相关。棚内气温与棚的保温性能、采光性能、管理措施等因素有关。

框架结构基础隔震的减震效果分析

框架结构采用叠层橡胶支座基础隔震,根据叠层橡胶支座应满足的基本条件,运用ANSYS软件建立隔震结构计算模型,通过具体算例分析这种结构在破坏性地震作用下的减震效果,得出:1)橡胶支座基础隔震的适用范围不只与结构高宽比有关,还与结构的自振周期有关,结构的自振周期大于1,隔震结构的减震效果就会明显下降;2)叠层橡胶支座基础隔震可应用于十四层以下的纯框架结构;十四层以上则减震效果不好,不能采用。

橡胶垫基础隔震结构考虑竖向地震作用高宽比限制研究

采用多质点层间剪切型分析模型 ,建立了橡胶垫基础隔震结构在水平与竖向地震联合作用下的运动微分方程 ,并推导了隔震结构高宽比限值的简化计算公式。在考虑了场地条件、地震烈度等影响因素下 ,分析了竖向地震作用的存在对隔震结构高宽比限值的影响规律。研究表明 ,在硬土场地上 ,竖向地震作用的存在对隔震结构高宽比限值有较大影响 ,并随着地震烈度、竖向加速度峰值的增大而增大。建在高烈度设防区较硬土场地上的基础隔震结构 。

双向地震激励下隔震结构抗倾覆特性的数值分析

为研究叠层橡胶支座隔震建筑的抗倾覆性能,建立隔震结构在双向地震激励下倾覆力矩时域响应动力分析模型.在对该模型进行简化的基础上,利用结构设计反应谱探讨结构高宽比和结构基本周期等因素对隔震结构抗倾覆力矩与倾覆力矩比值的影响.给出多层和小高层隔震结构在双向地震作用下的抗倾覆安全因数随地震烈度、场地土类别的变化规律.利用本课题组承担设计的实际隔震工程,对"5.12"汶川地震陇南地震波的倾覆力矩响应进行数值分析.结果表明结构高宽比对隔震结构的抗倾覆性能的影响比结构基本周期更大,竖向振动产生的附加应力对隔震建筑抗倾覆性能总是不利的,并且设置隔震结构高宽比限值时应考虑工程所在地的设防烈度和场地土类别.