鞍形索网屋盖结构风振响应分析的Ritz-POD法

鞍型索网屋盖结构频率密集,当采用基于随机振动理论的振型叠加法进行分析时,如果只考虑前几阶或者十几阶振型很难得到准确结果,这就需要考虑多阶振型的影响,而应该选取多少阶振型,选取哪些振型,目前还没有一个系统且准确的选取方法。为此,提出了一种有效的选取结构主要振型的方法,即Ritz-POD法,该方法主要是联合运用Ritz向量叠加法和本征正交分解法(POD法),在频域内进行大跨度屋盖结构的风振响应分析,并采用该方法分析一鞍形索网屋盖结构的风振响应,同传统的振型叠加法的计算结果进行了比较,证明了该方法的准确性及高效性。     

高层建筑风振控制的复模态随机反应分析

本文探讨受斜拉弹簧阻尼器模型装置(CTSD)控制的高层建筑结构在顺风向脉动风激励下的随机风振反应问题.文中将高层建筑和CTSD控制机构作为一个整体的耦合体系.同时考虑体系阻尼的非正交性,建立了一种以复模态组合为基础的新的随机反应分析方法——复模态状态空间法;导得了受控体系状态反应以及结构各层反应统计解的统一表达式.通过对框架型高层建筑的实例计算以及与非耦合实振型反应结果的比较表明,该方法是很有理论和实用价值的.     

合肥电视塔TMD风振控制的响应分析

本文进行了合肥电视塔风振响应分析,探讨了电视塔人体舒适度设计准则。计算表明,电视塔上塔楼的加速度响应大大超出了容许的最大加速度限值。因此,利用塔上60t重的生活、消防用水箱作为调频质量阻尼器(TMD)。通过在频域内大量的TMD参数研究,确定TMD的优化参数。研究结果表明,具有最优参数TMD可以显著提高电视塔的人体舒适度性能,上塔楼的加速度响应下降了49%。在此基础上,本文提出了TMD优化参数的选择路线,结合受控和未控结构的响应比与频率比和TMD阻尼比的关系曲线,采用图解法确定了满足减振要求的TMD优化参数。     

风与结构的耦合作用及风振响应分析

在目前的风振响应计算中,往往不考虑风与结构的耦合作用。但对于超高层建筑、高耸塔桅结构,由于基频较低,风与结构的耦合作用不可忽略。本文基于准定常假定推论出风与结构的耦合作用实质上就是气动阻尼效应,因此只要在阻尼常数中引入气动阻尼,就可建立考虑风与结构耦合作用的风振响应模态分析方法。文中采用拟单自由度法,确定了风与结构耦合作用所产生的气动阻尼。并对一工程实例进行了风振响应计算,比较了采用Davenport谱和Kaimal谱对计算结果的差异性,与风洞试验结果相对比表明,采用Kaimal谱并考虑风与结构的耦合作用所得计算结果能与风洞试验结果吻合较好。     

移动龙卷风作用下高铁接触网风振响应分析

为探究龙卷风作用下高速铁路接触网的动力响应,以简单链形接触网为研究对象,基于Wen模型模拟三维移动龙卷风场,开展了移动龙卷风作用下的接触网风振响应分析,研究了龙卷风级别及移动速度等关键参数对接触网动力响应的影响。结果表明,接触线横向位移响应幅值发生在龙卷风场中心到达结构之前;龙卷风移动速度的增加在一定范围导致接触线横向振动响应更加剧烈,然而当移动速度过大时,接触线横向位移响应幅值下降。在研究所选F1及F2级龙卷风作用下,接触线各跨间最大横向位移响应幅值均在规范的许用范围之内;而F3级龙卷风作用下,接触线振动响应接近甚至超过规范限值,应当引起关注。     

单层网壳结构风振响应的模态耦合效应分析

基于网壳结栖频谱分布密集、空间相关性强的自身特性，其风致动力响应不仅要考虑多阶模态的贡献，通常还要考虑模态耦合效应。因此，对网壳结构风振响应的模态耦合效应进行研究很有必要。根据模态广义位移协方差矩阵的特性，对Kiewitt6—6型单层球面网壳和三向网格单层柱面网壳结构的模态耦合效应进行了系统的参数分析，在此基础上，给出了网壳结构风振响应的模态耦合效应程度判据。     

考虑山地风场效应的耐张型悬索支撑输电结构风振响应分析

由于山地风场风速特性与平地风场有显著区别,处于山地地形中的耐张型悬索支撑输电结构风振响应分析需考虑山地风场效应的影响。为了分析山地风场中耐张型悬索支撑输电结构风振响应,该文基于风洞试验结果开展了对山地风场特性的研究,系统分析了平均风加速比与脉动加速比在不同山体坡度及高度条件下的演变特征,并建立了山地风场平均风加速比和脉动加速比计算模型。提出了该输电结构在山地风场影响下的非线性风振分析框架。针对处于山地风场的某2跨耐张型悬索支撑输电结构,通过该文提出的框架进行了结构风振响应研究。算例结果表明：随着山体坡度和山体高度的增加,山顶平均风加速比逐渐增大,在背风面山脚处,平均风加速比逐渐减小,而脉动加速比显著增大;考虑山地风场效应的导线、支撑导线悬索跨中侧向位移均值减小幅度较大,分别在20%和12%左右,两者跨中张力均值变化幅度在2%左右;在脉动风加速效应的影响下,导线、支撑导线悬索跨中侧向位移和跨中张力的标准差在增大,导线跨中张力标准差增幅最大,可达到14%。     

巨型结构悬挂体系风振控制研究

建立了巨型结构悬挂体系风作用下控制微分方程和便于控制分析设计的分阶模态集结法降阶表达;给出了传递函数、响应功率谱、响应方差计算公式。研究表明,巨型结构悬挂体系可取得明显的减振效果：悬挂楼层频率与巨型结构频率的比值是最重要的参数,合适值主要确定于质量比;悬挂质量增大减振效果明显的频率比范围增大;增加悬挂楼层阻尼总是有利于提高减振效果：体系作为被动控制系统具有较好的鲁棒性。     

大跨斜拉网格结构耦合风振响应分析计算的研究现状与发展前景

大跨斜拉网格结构是网格结构、塔住和拉索组合的刚柔体系,有广泛的应用前景。风激动力响应是其设 计计算中的一个关键问题。大跨斜拉网格结构在风荷载的作用下具有非线性特征,其风激响应是复杂的耦合响应。大 跨斜拉网格结构风载响应研究是亟需解决的问题。在介绍风荷载特性、风对结构作用和风荷载模拟技术基础上,阐述了 结构风工程中大跨斜拉网格结构研究的状况,展望该领域研究的前景。     

变时滞空间网格结构振动问题的改进动态矩阵预测控制

研究风荷载激励下考虑变时滞空间网格结构的振动控制。在分析结构变时滞产生原因的基础上,基于动态矩阵预测控制算法,构造预测模型和优化策略,提出对变时滞空间网格结构振动控制的改进方法和控制参数选取的基本原则,指出准确预测系统的未来输出、选择恰当的采样周期是实施振动控制的关键因素。以柱面网壳结构为例并选取适当参数,针对变时滞有控与无控的结构振动系统进行风振控制数值分析与比较。研究结果表明:运用该方法对变时滞空间网格结构的振动控制,可获得满意的控制效果。     

单层平面索网幕墙结构的风振响应特性分析

建筑幕墙单层平面索网结构属于风敏感结构,目前对该类结构风振响应的相关研究很少,有必要深入开展其抗风性能的研究。以索网在平均风荷载作用下到达的新平衡位置为基准,采用频域法对其风振响应特性进行研究,主要分析了组合振型的选择、模态间的耦合效应等问题对索网结构风振响应的影响。分析结果表明,对单层索网结构进行风振响应分析宜考虑模态间的耦合效应;索网的第一阶模态在所有模态中占较大比重;对索网结构起主要贡献的振型集中分布在低阶模态区域内;采用部分低阶振型组合计算索网的响应与时域结果吻合较好,能满足工程精度要求。     

世博轴阳光谷结构风致响应分析及频域时域方法计算结果比较

摘要：基于刚性模型风洞试验获得的建筑表面风压分布结果,分别采用频域和时域方法,对一个特大型复杂空间结构进行了风振响应计算。分析了结构的响应特性,并对两种计算方法得到的典型节点位移及单元轴力的均方根值、峰值及功率谱曲线进行了比较。结果表明,频域方法计算结果小于时域方法;两种方法计算的响应功率谱曲线反映了类似的能量分布;225°风向角是结构的最不利工况。     

结构风振分析中的脉动风荷载频率补偿方法

以风洞试验相似理论和随机振动理论为基础,提出了风振分析中的脉动风荷载频率补偿问题,即根据已有的测点风压数据重构脉动风荷载的高频部分,其目的是解决由于缩尺比导致的试验采样频率转化为原型荷载频率后所存在的高频截断问题。对脉动风荷载频率补偿的必要性进行了探讨,指出被截断的高频信号可能导致结构风振响应分析结果失真;结合脉动风荷载能谱理论和本征正交分解(POD)技术提出了一种实用的频率补偿方法;结合一风洞试验分析了考虑频率补偿与否对单层网壳结构风振响应分析结果的影响,验证了方法的有效性。     

世博轴阳光谷大型钢结构风致线性和非线性响应比较

以世博轴阳光谷结构为研究对象,基于刚性模型风洞试验获得的表面风压分布结果,研究了时域内考虑几何非线性和不考虑几何非线性两种条件下计算得到的位移响应分布及位移和轴力响应的差别。结果表明,结构非线性效应相对较强的长悬挑边在大位移下出现刚度软化,使其刚度减小,竖向位移增加,非线性方法获得的响应值大于线性方法,但是差别在可接受范围之内;两种条件下计算的响应功率谱曲线反映了类似的能量分布。     

高层建筑气动模型的模态形状修正

推导了通用的适于高层建筑任意风致响应的模态形状修正公式,并与国外文献中的一些重要结论进行对比,澄清了文献中应用着的错误概念和令人误用的结论。给出了特别适于规范应用的等效风荷载的修正方法。修正方法适用于顺风向、模风向和扭转响应。     

单层平面索网结构风振响应的几何非线性特性研究

单层索网体系具有刚度小，质量轻，阻尼小等特点，对风荷载较为敏感，目前对该结构体系风振响应分析的相关研究很少，我国现行幕墙规范相关设计方法也不完善，深入研究索网结构的抗风性能显得尤为迫切。本文以线性自回归模型模拟脉动风速，采用随机模型时程分析方法计算索网的风振响应，探讨考虑不同脉动风速空间相干函数对分析结构风振响应的影响，着重研究在3种索网分析模式下的动力时程响应特征，以及在静力荷载作用下索网的非线性程度，分析结果表明：采用与风频率相关的空间相干函数进行索网的响应分析更合理；索网在平均风荷载作用下达到平衡位置后，在脉动风荷载作用下的非线性程度较弱，可以近似作为线性结构处理，因此可以平均风荷载作用下的平衡位置作为基准，采用频域方法分析单层平面索网的风振响应，这为下一步系统地研究点支式幕墙单层平面索网结构的抗风设计方法奠定基础。     

风敏感空间结构风致耦合研究与分析述评

风敏感空间结构轻质、高柔、低阻尼,其风致耦合问题突出。对近年来该类结构的风致耦合作用研究进行分析与评述。简要阐明了流固耦合研究方法,这是风致耦合作用分析的基础。阐述了风敏感空间结构风致耦合的研究现状、有关分析方法及各自特点,主要包括风致耦合作用的简化模型方法及其附加质量和气动阻尼的获取,风洞试验与现场实测方法等,基于CFD技术的风致耦合数值模拟方法及其结构域、流体域和网格域的力学建模、数值离散方法和数值求解策略,湍流模型及特点,网格生成与网格更新、耦合界面信息传递与交换等。     

矩形平面投影气膜结构风振响应特性及风振系数研究

近年来,矩形平面投影气膜结构被广泛应用于大跨度气膜煤仓等设施中,但是规范中尚无该类结构的风振系数.本文通过风洞测压试验,测量了典型矢跨比矩形平面投影气膜结构的风荷载;运用非线性动力时程分析法分析了结构的风振响应.研究了风速、风向、跨度、矢跨比和内压等参数对结构变形和响应极值的影响.结果表明:结构呈现迎风面及背风面凹陷、顶部和两侧向外凸的平均变形特征;极值响应的分布受结构参数和风向角的影响;响应的大小与跨度和矢跨比呈正相关;增大内压在一定程度上可以提高结构的抗风性,内压调控区间建议为400～500 Pa;给出了可供抗风设计参考的位移风振系数及应力风振系数.     

高层建筑TMD风振控制分析的复模态法

本文对带TMD的高层建筑风振响应问题进行了系统研究。首先建立了运动方程，然后用第一振型将主体结构展开，针对所得方程为非经典阻尼和非对称结构以及脉动风谱为非有理分式风谱的情况，用线性滤波过程生成脉动风谱，用复模态理论和扩阶法进行解耦，获得了等效风谱对应的以第一振型表示的结构风振响应的解析解。本文方法可用于带TMD结构的风振与抗风可靠度分析以及基于可靠度约束的抗风优化设计。