高层建筑群静力干扰效应的试验研究

采用力天平技术 ,用风洞试验方法研究了 5种不同高度和宽度比的一个和两个施扰建筑物在不同间距和地貌条件下对受扰建筑的静力干扰影响。分析中采用神经网络、统计分析等方法对不同影响因素进行分析和对比 ,采用了一种比较简洁的方式 ,描述三个建筑物间的风致干扰特性 ,解决了三个建筑物的静力干扰效应难以表示的难点。结果显示 :对于顺风向静力干扰而言 ,干扰因子基本都小于 1,呈现遮挡效应。但同时也发现 ,由于狭管效应 ,处于并列布置时的某些配置的最大干扰因子值可高达 1 2 ,即此时结构在受扰后的平均荷载有可能比其孤立状态增加 2 0 %。一般情况下 ,遮挡效应随施扰建筑物的宽度的增大而增大 ,但狭管效应也会随之增强。高度比小于 0 5的施扰建筑的影响可以忽略不计 ,对干扰效应有较明显影响的高度比在 0 5～ 1 0之间 ,高度比超过此范围的建筑物的遮挡影响基本和高度比为 1的一致 ,但狭管效应则会更为明显。     

开洞超高层建筑的风致内压干扰效应

为研究超高层建筑风致内压的干扰效应,在不同干扰工况下对一典型开洞超高层建筑进行了内压风洞试验。分析了不同截面宽度、不同高度施扰建筑干扰下的平均与峰值内压干扰因子的分布规律,并通过功率谱分析,研究了有、无干扰建筑时脉动内压的能量分布。结果表明:有、无干扰下的超高层建筑风致内压近似服从高斯分布;串列布置时,随着施扰建筑与受扰建筑的截面宽度比的增大,内压干扰因子逐渐减小;在并列布置且侧面开洞时,平均与峰值内压均呈放大效应,且干扰因子随着宽度比的增大而随之增加,峰值内压干扰因子最大值为1.33,此时若并列间距较小时,旋涡脱落共振峰值消失,但Helmholtz共振峰值能量会被大幅提高;当串列布置且施扰建筑高度与开洞所在高度相近时,侧面开洞受扰建筑的峰值内压始终被放大,峰值内压干扰因子最大值为1.12。     

不同断面宽度群体高层建筑的动力干扰效应(第1部分 顺风向响应)

基于高频底座力天平技术,研究了不同宽度比的两个和三个建筑物间的顺风向动力干扰效应。文中采用了神经网络、统计和谱分析等方法对干扰特性和机理进行了分析。结果显示,当受扰建筑位于上游施扰建筑物的尾流边界时,会产生较大的动力响应;并且两个施扰建筑物的联合干扰作用会比单个施扰建筑物的干扰作用强,在B类地貌下两个施扰建筑物测出的干扰因子(IF)会比单个施扰建筑的增加79%。位于上游的施扰建筑所脱落的旋涡会使受扰建筑产生涡激共振响应并且产生数倍于非共振情况的IF值,尤其对于小宽度的施扰建筑,在较小的折算风速时就会产生涡激共振问题。粗糙化地貌的高湍流度会对上游施扰建筑尾流的旋涡形成产生一定的抑制作用,在D类地貌下的IF值要远小于B类地貌情况,但在D类地貌下观察到IF值仍有2.2。     

并列布置超高层建筑间的风压干扰效应

在边界层风洞中使用同步测压技术详细研究了双并列和三并列超高层建筑在不同间距下建筑各个立面风压的分布特征并用干扰因子IF(定义为建筑受扰后的风压值和相应单体情况的风压值之比)来描述施扰建筑的干扰影响。结果显示:双并列建筑相临立面的平均风压和峰值风压最大干扰因子(IFmax)具有高度的线性相关性,且IFmax随建筑间距而单调衰减。总的说来,两个施扰建筑的干扰效应高于单个施扰建筑的干扰效应,由回归分析得到的反映双并列和三并列建筑侧立面IFmax随并列间距比变化的经验关系式具有较高可信度。对于背风面,两个施扰建筑的干扰产生的放大效应明显大于单个施扰建筑,单个和两个施扰建筑可使受扰建筑背风面平均风压系数分别升高16%和36%、并使迎风面和背风面的总压差系数分别增加5%和13%。     

任意排列两方形断面高层建筑风致干扰机理研究

风致干扰效应是高层建筑群抗风设计中的常见难点问题之一。采用刚性模型测压试验,研究了均匀层流和两种大气边界层风场条件下任意排列两方形断面高层建筑的风致干扰效应,通过平均和脉动基底弯矩系数的干扰因子、风力系数、风压系数分布以及风荷载功率谱的研究,解释了其风致干扰效应的机理。结果表明,任意排列的两方形断面高层建筑风致干扰中,至少存在横风向静力干扰、顺风向静力干扰和横风向动力干扰三个值得注意的干扰区域。 窄道形成的加速效应使受扰结构上形成指向施扰建筑横风向平均吸力和阻塞形成的受扰建筑的横风向平均推力;遮挡效应使得受扰建筑承受指向位于上游的施扰建筑的顺风向风力;漩涡叠加增强位于尾流区受扰建筑上的横风向脉动荷载。不同风场的试验结果表明,提高来流的紊流度有助于减弱上述干扰效应。     

受扰高层建筑的风致响应分析

受扰状态下高层建筑的静动力响应明显不同于单体建筑。以一实际姊妹塔楼为研究对象,根据风洞试验中获得的风压分布结果,计算塔楼结构的风致响应。风洞试验及结构响应计算不仅考虑了两栋塔楼同时存在的情况,还考虑一栋塔楼先期建成,另一塔楼尚未建造的情况。细致分析了不同风向下结构的平均及脉动位移响应、静动力干扰因子的特点。结果表明,施扰建筑位于受扰建筑正前方时具有最大的干扰效应,此时受扰塔楼的总位移峰值最小;而当受扰建筑处于施扰建筑下游时,在风向偏斜时,受扰塔楼的总位移峰值最大。     

周边高层建筑对大跨屋盖结构静风干扰效应试验研究

为了研究周边高层建筑对大跨屋盖结构顶面风荷载产生的影响,以某科技交流中心风荷载风洞试验为基础,从受扰屋盖总体受力和局部受力两个方面分别研究了施扰高层建筑外形及其相对位置对风荷载干扰效应的影响。最后得出了施扰建筑外形改变对干扰效应的影响规律、施扰建筑处于不同干扰位置对干扰效应的影响规律以及各种外形施扰建筑的最不利干扰位置及平均静风干扰因子(IF)最大值,为大跨屋盖结构设计时的风荷载取值提供了试验依据。     

超高层建筑间的干扰效应:建筑外形的影响及干扰因子分布的相关特征

采用高频底座力天平方法,研究了不同断面形状的施扰建筑对一正方形断面受扰建筑的静力和动力干扰影响,分析了正方形断面施扰建筑和正方形切角断面施扰建筑的干扰效应的相关性。结果显示:施扰建筑结构断面的特征尺寸对其所产生的干扰响应起着关键性的作用,当施扰建筑的特征尺度相同时,切角和正方形截面施扰建筑的包络干扰因子(EIF)分布存在明显的相关性,并由此得到了一类特征尺寸相同的不同断面施扰建筑对包络干扰因子分布影响的回归关系(相关系数大于0.91,回归余差小于0.08),较大程度地简化了干扰响应研究结果的繁杂程度,简化了受扰建筑的荷载取值过程。     

群体高层建筑的峰值风压分布特征

基于同步测压技术,研究了不同宽度比和不同高度比（记为Br和Hr,分别表示施扰和受扰建筑的宽度与高度之比）的2个高层建筑在串列、斜列和并列布置时峰值风压干扰效应。结果表明：邻近施扰建筑的侧面峰值风压主要呈现放大效应,且宽度比越大（Br≤1时）,高度比越大,放大效应越明显,立面最高负风压系数绝对值可升高30%。迎风面放大效应区则主要集中在施扰建筑位于横风向间距为3b(b为受扰建筑的迎风宽度)的迎风区域内,立面最高正风压系数可升高40%。当串列间距较小且高度比小于1（Hr=0.8）时产生的三维绕流现象可使得受扰建筑侧面局部风压升高61%,迎风面边缘局部风压升高24%。并列布置时产生的峡谷效应引起足够的重视,试验测得最大干扰因子可达2.13且随并列间距的增大而减少,当并列间距超过9b时峡谷效应才渐趋消失。由试验结果回归得到的并列布置时的侧立面最大峰值风压干扰因子随并列间距变化的关系式具有较高可信度。     

复杂周边高层建筑风压分布特性试验

结合某复杂周边高层建筑的风洞试验,分析了该建筑物在有无干扰下平均风压系数和脉动风压系数的分布特性.结果表明:无干扰时迎风面平均风压为正值,其余各面为负值;湍流度对脉动风压有影响,迎风面和背风面脉动风压系数要比侧风面小很多;相距较近的建筑物并列布置时,会形成峡谷效应,风压分布以施扰建筑物高度为分化点,超过这一高度风压发生分离.所得结论可为相应的工程提供参考.     

碱骨料反应对混凝土耐久性影响研究

碱骨料反应是影响混凝土耐久性的主要因素之一。根据近年来国内外在碱骨料反应方面的研究现状,从普通混凝土的组成出发,阐述了碱骨料反应的分类、反应机理、影响因素诊断及鉴定方法、预防措施等。在综合分析现状的基础上,指出了碱骨料反应控制工作中有待解决的问题,并提出了相关建议,可供工程应用参考。     

结构面对板岩力学特性影响研究

运用单弱面理论研究含单组结构面的板岩岩体抗压强度随结构面方位的变化情况,建立了相应的一维、三维抗压强度的变化规律。将该规律运用到南水北调西线的板岩试验结果分析中,研究结果表明:(1)运用单弱面理论建立的强度变化规律较好地吻合了单轴、三轴试验结果,可以认为正确反映了板岩的强度变化规律;(2)当结构面倾角在51.7°左右时,板岩的抗压强度取得最小值;并以此为对称中心,倾角向大小两个方向变化时,抗压强度逐渐增大,到一定角度后将变为岩块的强度;(3)板岩的破坏形式随结构面的变化而不同,可以产生沿结构面滑移、剪切破坏及复合破坏3种类型的破坏形式;(4)围压的增大会使得板岩的破坏方式由复合破坏向剪切破坏转变,结构面的密度对岩体的强度影响不大。     

交叉支撑位置对被支撑柱数量的影响

工业厂房的支撑体系通常由交叉支撑和水平撑杆组成,当交叉支撑设置于柱列一端时,被支撑柱子的数量不宜超过8根。文中考虑柱子初始弯曲的随机性,应用有限元程序ANSYS对交叉支撑设置在柱列一端、柱列中间和柱列两端三种情况下的柱列支撑体系进行了大量的有限元参数分析。研究结果表明,当交叉支撑分别设置在柱列中间和柱列两端时,被支撑柱子的数量可分别增加至14和15根,说明可根据交叉支撑位置合理确定被支撑柱的数量,达到即安全又经济的目的。     

层状地基对块体基础地基刚度的影响

在土-结构动力相互作用分析中,考虑地基分层的影响是非常重要的。虽然国内外学者在这方面已经进行了大量深入细致的研究,但是目前仅有极少一部分可应用于工程实际的简化计算方法。基于不同理论,根据不同方法分析地基分层对地基刚度的影响,分析结果可供改进我国动力机器基础设计方法时参考。     

基于摩擦学原理浅析螺栓孔径和孔型对抗滑移系数的影响

针对现场安装高强度螺栓摩擦型连接节点时常常随意扩孔的现象,用摩擦学原理分析其危害,并根据摩擦学公式,分析试验数据,得出摩擦面真实接触面积,总结出抗滑移系数与摩擦面真实接触面积的关系,指出摩擦面真实接触面积的减小是抗滑移系数减小的主要原因之一,最后根据近阶段摩擦学研究现状,指出抗滑移系数精确测量的复杂性,提出待解决的一些问题。     

不同加载方式下桩的摩阻力的试验研究

室内单桩的渗水力模型试验结果表明，不同的加载部位和加载方向对于桩的侧阻力的大小、分布和发展过程有重要的影响。这对于“反向测桩法”的应用具有重要的参考价值。     

潮汐对跨海峡隧道衬砌稳定性影响研究

 厦门海底隧道是我国目前修建的最长的海底隧道,隧道及两岸接线工程位于福建省厦门地区。该地区潮汐现象多样,水文条件复杂,历年最大潮差达6.92 m,多年平均潮差4.01 m,在计算过程中应该考虑潮汐的影响。利用厦门海洋工程勘测中心的海流监测数据,考虑潮汐荷载循环变化过程中衬砌的疲劳损伤过程,用有限元方法模拟分析应力渗流耦合作用下隧道潮汐荷载对隧道衬砌和围岩稳定性的影响,研究成果对海峡海底隧道修建工程有所借鉴。     

地应力对裂隙岩体渗流特性影响的研究

岩体总是赋存于一定的渗流场与应力场中的，研究地应力场对渗流场的影响具有重要的意义。首先分析了裂隙岩体渗流运动的基本规律，研究了应力对渗流作用影响的机理。在此基础上，结合甘肃某工程进行了现场地应力测量及高压压水试验，并且作了大量地表的、钻井岩芯的节理裂隙地质调查，得到了该地区的地应力值和渗透系数值。然后通过回归分析，可以发现该地区渗透系数随地应力值的增大呈负指数递减的变化规律。     

混凝土渗透性模型试验相似条件探讨

结合当前混凝土渗透性试验方法中的不足,基于达西定律及混凝土模型试件孔隙中的固-液界面双电层,在压力作用下产生的动电效应,提出了方案中所采用的混凝土模型试件的物理参数,并用量纲分析法确定了模型制作的相似条件,并给出主要相似系数.     

深基坑开挖周边土体沉降形态的模拟研究

为了解深基坑工程中开挖对周边土体沉降变形的影响。在归纳影响基坑开挖周边土体变形行为因素和总结当前地面沉降计算方法的基础上,结合具体工程实例采用以Mohr-Coulomb本构模型的有限差分法模拟基坑支护、降水和开挖过程,分析基坑开挖对周边土体沉降的影响。