结构干扰对煤棚表面风荷载影响的试验研究

为了确保大跨煤棚结构不被风荷载破坏，通过刚性模型测压风洞试验研究有、无干扰对煤棚结构风荷载的影响。结果表明：结构正对来流方向主要承受风压力作用，屋盖顶部主要承受风吸力作用，屋盖顶部风吸力最大；风荷载沿风向表现明显梯度，具有渐变性；施扰煤棚遮挡效应整体减小了受扰煤棚的风荷载，但也要注意干扰造成受扰煤棚局部风荷载变大的不利影响；当待测模型和干扰模型沿风向并列布置时，结构中间区域风荷载几乎不随跨向位置改变而改变，结构沿展向部分区域风荷载急剧变化。研究结果可为大跨煤棚结构抗风设计提供参考依据。     

相邻柜体干扰对煤气柜风致基底剪力的影响

通过风洞测力试验,研究了在不同风向角不同净距情况下相邻柜体干扰对煤气柜风致基底剪力的影响。结果表明:顺风向平均基底剪力干扰效应根据风向角可分成遮挡效应、狭缝效应和尾流效应三种情况,其中遮挡效应和狭缝效应均随净距减小而逐渐显著,而尾流效应在净距较小时表现不明显,只有在一定净距内才表现显著;顺风向脉动基底剪力根方差干扰效应在狭缝效应所对应的风向角且净距较小时表现较为显著;横风向脉动基底剪力根方差干扰效应与相邻柜体的位置有关,相邻柜体位于上游的干扰效应普遍大于相邻柜体位于下游的干扰效应,而相邻柜体位于下游时只有在净距很小时干扰效应才表现显著。     

大跨干煤棚网壳风振时程分析和等效静风荷载研究

以某热电厂大跨干煤棚网壳工程项目为背景,对开敞干煤棚网壳结构进行了风洞测压试验。基于风洞测压试验所得的脉动风荷载时程数据,开展了大跨干煤棚网壳风振时程分析。分析了不同风向角下是否堆煤对该开敞干煤棚网壳结构风振响应的影响。研究了基于时程计算结果的大跨屋盖结构等效静风荷载计算方法,分析比较了几种常用的风振系数计算公式及其与峰值因子的关系。研究结果表明：考虑Weibull分布峰值因子的局部轴力风振系数能够用于确定合理有效的等效静力风荷载,实现大跨干煤棚网壳结构风振响应的静力等效,且便于工程应用。     

超高层建筑横风向风致响应的非高斯性及峰值因子研究

基于单自由度气动弹性模型风洞试验,分析了超高层建筑横风向响应的非高斯性。通过归一化概率密度分布图直观地对比了不同风速,不同风场,不同斯科顿数和正下游干扰建筑对超高层建筑横风向加速度响应非高斯性的影响。通过对比多样本峰值因子观测值,对几种峰值因子取值方法的适用性进行了评估。分析了来流风速、风场、斯科顿数和下游建筑对风致响应峰值因子的影响。结果表明:在低湍流度下,来流接近涡激共振风速时,风致响应会出现显著的非高斯性;风场和干扰位置对风致响应非高斯性有着明显的影响;Davenport法在涡激共振风速和部分高折减风速时过分高估了峰值因子实际值,建筑结构荷载规范给定的峰值因子通常低估了峰值因子实际值,子段极值统计法可以较精确地给出峰值因子。     

野营折叠帐篷群体风致干扰效应研究

为研究野营折叠帐篷群体风致干扰效应,基于流体动力学基本原理和大气边界层基本理论,运用FLUENT软件对野营折叠帐篷群体风致干扰效应数值模拟风场的阻塞率进行研究,通过与风洞试验数据的对比分析,确定其参数取值。依据野营折叠帐篷的安装和通行距离要求,确定了帐篷之间的横向间距和纵向间距。以风向角、帐篷的间距为变量参数,分别对单个帐篷、单列6行帐篷及双列6行帐篷共75种工况进行数值模拟研究,得出了出现放大效应和遮挡效应的条件。以最大干扰因子作为放大因子,在单个帐篷体型系数的基础上,提出了适用于野营折叠帐篷群体结构抗风设计的体型系数。分析表明:野营折叠帐篷群体风致干扰效应是不可忽略的,设计及使用时应引起足够的重视。     

条形封闭网架煤棚风荷载分布规律试验研究

大跨度煤棚结构作为风敏感结构,在工程设计中应充分考虑风荷载的影响。该文以煤棚结构为研究对象,对其刚性模型进行风洞试验研究。考虑分别在0°、90°、180°和270°风向角下,煤棚两端弧面及天窗位置处风压分布情况,进一步分析煤棚表面特殊形状位置处体型系数随风向角的变化规律。研究表明:观察0°、90°、180°和270°风向角下各个测点的体型系数,发现风向角为90°时,弧面底部位置处,测点A1(B1)体型系数较大,在煤棚设计与施工中应针对该测点附近区域进行加固。对比分析各风向角下,天窗位置测点的体型系数,90°风向角下体型系数绝对值较大,认为此时风压较大,应适当对其加固。     

群塔布置对冷却塔整体风荷载和风致响应的不同干扰效应

为探究冷却塔群塔布置对整体风荷载和风致响应的不同干扰机理,通过刚体模型单塔和群塔风洞试验和结构动力响应计算,以风压环向分布模式对阻力系数C_D和子午向拉力F_T的不同影响为基础,对两者的干扰机理分别进行了分析。群塔布置下,目标塔表面风压的干扰效应主要表现为:前塔的遮挡效应（Ⅰ）,主要使迎风区风压均值下降;侧边塔和侧后塔的吸力效应（Ⅱ）,主要使背风区吸力均值增加;前塔和侧前塔的尾流涡激效应（Ⅲ）,主要使迎风区和侧风区的脉动风压增加。这三种效应对C_D和F_T的影响并不相同:C_D主要受迎风区和背风区风压影响,所以效应Ⅰ和效应Ⅱ分别使C_D均值减小和增加,效应Ⅲ则使C_D根方差明显增加;F_T主要受迎风区和侧风区风压影响,所以效应Ⅰ和效应Ⅲ分别使F_T减小和增加,背风区风压的变化对F_T几乎没有影响。与单塔相比,各种群塔组合下F_T增加的主要原因是脉动风压的急剧增加。在工程常用塔间距范围内,干扰效应对风向的敏感性明显大于对塔间距的敏感性,群塔双排布置时的不利风向范围明显大于单排布置。渡桥电厂的群塔双排布置形式和事故当天风向恰使后排塔的风致响应有所增加。     

野营折叠帐篷群体风致干扰效应研究EI北大核心CSCD

为研究野营折叠帐篷群体风致干扰效应,基于流体动力学基本原理和大气边界层基本理论,运用FLUENT软件对野营折叠帐篷群体风致干扰效应数值模拟风场的阻塞率进行研究,通过与风洞试验数据的对比分析,确定其参数取值。依据野营折叠帐篷的安装和通行距离要求,确定了帐篷之间的横向间距和纵向间距。以风向角、帐篷的间距为变量参数,分别对单个帐篷、单列6行帐篷及双列6行帐篷共75种工况进行数值模拟研究,得出了出现放大效应和遮挡效应的条件。以最大干扰因子作为放大因子,在单个帐篷体型系数的基础上,提出了适用于野营折叠帐篷群体结构抗风设计的体型系数。分析表明:野营折叠帐篷群体风致干扰效应是不可忽略的,设计及使用时应引起足够的重视。     

考虑周边建筑影响的大跨煤棚风荷载体型系数研究

为了研究周边建筑对大跨煤棚风荷载体型系数的影响,以某发电厂大跨度煤棚工程项目为背景,采用计算流体力学(CFD)的方法,模拟了4个典型来流风向下结构表面的风荷载体型系数云图。研究了有干扰和无干扰、多干扰和少干扰条件对煤棚风荷载体型系数的影响。结果表明:最大正体型系数出现在结构表面的迎风面,周边干扰使最大正体型系数减小,在一定风向下出现分块现象;最大负体型系数出现在结构顶部或上表面迎风侧的前缘,周边干扰对最大负体型系数的削弱作用较小。     

气动弹性效应对超高层建筑横风向动力干扰效应的影响

基于一系列方形截面超高层建筑气动弹性模型测振风洞试验和刚性模型高频天平测力风洞试验,分析了不同折减风速下外形相同的另一个邻近超高层建筑对目标建筑的横风向风致响应的干扰效应,探讨了气动弹性效应对不同折减风速下的干扰因子和一定风速范围内包络干扰因子的影响。结合典型工况下气动阻尼比和加速度响应均方根值随折减风速的变化曲线讨论了气动弹性效应对干扰效应的影响机理。结果表明:在近距离斜上游以及正下游干扰位置附近工况下,气动弹性效应放大了受扰建筑在高折减风速下的干扰因子和包络干扰因子;在来流风速小于涡激共振临界风速时,忽略气动弹性效应一般会使包络干扰因子计算值偏于保守。     

任意排列三个高层建筑间顺风向动力干扰效应的试验研究

分析了5种不同高度比的两个任意排列的施扰建筑物对受扰建筑的顺风向动力干扰影响,结果显示两个施扰建筑的协同作用会产生远高于单个施扰建筑的干扰效应。采用人工神经网络、统计方法对不同参数配置的包络干扰因子(EIF)分布进行分析,发现不同高度比配置以及不同地貌类型下的EIF分布存在较为明显的相关特征,并由此得到了可以反映不同参数对EIF分布影响的定量关系,它大大地简化了考虑多参数变化干扰效应研究结果的繁杂程度,使结构受扰后的荷载估计计算更趋于简洁合理。根据对于试验数据的归纳分析结果,初步提出了一些可供规范修改时参考的建议。     

“四肢伸展型”大跨屋盖风致响应分析

本文基于刚性模型风洞测压试验结果,对深圳机场T3航站楼这一“四肢伸展型”大跨屋盖结构采用平稳激励下随机振动模态叠加法（CQC法）进行计算,分析了结构风致响应,并讨论了等效静力风荷载的分布特性。计算结果表明,“四肢伸展型”大跨屋盖各部分之间的气动干扰效应非常强烈且相当复杂,将增大整体结构上的风荷载;抗风设计时,不仅要注意屋盖边缘悬臂处的位移,还要关注结构中部的节点位移;风致响应以静力响应为主,但动力响应中,共振响应一般大于背景响应。以上分析可为类似大跨屋盖结构的抗风设计提供一定的参考。     

大型煤仓球壳的风致干扰效应研究

针对两座连续排列的大型煤仓球壳的风致干扰效应进行了风洞试验研究,并基于Reynolds时均N-S方程和RSM模型对其进行了CFD数值模拟。将数值模拟结果与风洞试验结果进行了对比分析,两者吻合较好,在此基础上探讨了煤仓球壳之间的风致静力及动力干扰效应,结果表明:静力干扰效应主要表现为阻碍效应,其结果是降低了来流动能,提高了来流湍流度;动力干扰主要表现在增大效应,当受扰建筑处于施扰建筑的下游时,动力干扰效应较大。     

遮挡山体对输电塔线体系风振疲劳的影响

山地地形中遮挡山体使风场更加复杂,对结构的风致响应也造成了较大影响。为此,本文首先基于风洞试验研究了遮挡山体的不同坡度、高度以及间距对受扰山体风场特性的影响,通过对13种工况中受扰山体的山顶和背风面加速比的变化情况进行分析,得到了遮挡山体对风场的影响规律。然后,根据风向风速实测数据计算出风向风速联合分布的统计概率,结合时域和频域疲劳累积损伤理论,提出了输电塔线体系风振疲劳的建议算法。最后,基于试验数据及统计概率对某特高压输电塔线体系在各工况的风场条件下分别进行了风振疲劳分析,结果表明：输电塔疲劳寿命随遮挡山体坡度呈先增后减的复杂变化趋势,山体背风面山脚疲劳寿命最短;坡度相同而高度不同的遮挡山体未对输电塔疲劳寿命造成明显变化;遮挡山体间距较小时输电塔疲劳寿命最短,但随着遮挡间距增加受扰山体风场逐渐趋于稳定,疲劳寿命随之延长。     

大型冷却塔双塔干扰的风洞试验研究

采用风洞试验方法研究双塔情况下冷却塔的风致干扰问题,通过增加模型表面粗糙度的方法以补偿模型试验的雷诺数效应,应用POD方法进行风压点的插值和加密,计算单双塔的阻力系数、升力系数和底部剪力系数,并分析干扰系数随塔间距、风向角的变化规律。研究表明,单塔情况下,平均阻力系数较大,平均升力系数为零;阻力系数和升力系数的标准差数据相当。双塔情况下,阻力系数的平均值和极大值对应的干扰系数几乎相同;对于升力系数极大值的干扰系数,大部分数据大于1,最大的数据达1.75。     

利通广场台风特性与风致振动分析

对利通广场实施了在台风“韦森特”影响下的楼顶风速、风向和风致加速度响应的实时同步测试。获取了本次台风影响时此超高层建筑顶部的湍流强度、阵风因子及脉动风速功率谱密度等风场特性。通过对风致加速度的分析,研究了风致加速度的频谱特征、结构自振频率及其振型等相关动力特征,采用随机减量法求得结构第一振型阻尼比与振幅的非线性关系。另一方面,通过对此超高层建筑在无风荷载的环境激励条件下GPS楼顶位移的测试和分析,探讨了GPS多路径效应的形成机制及消除方法。并将GPS位移以及风致加速度获得的结构自振频率,与有限元分析结果进行对比分析,验证了两种测试方法均能有效识别实际结构的自振频率等动力特征。上述实测分析结果可为超高层建筑抗风设计提供参考。     

基于塔架-叶片耦合模型风力机全机风振疲劳分析

以某5 MW特大型风力机为例,提出了风力机全机结构风振疲劳的时域分析方法。采用谐波合成法和改进的叶素-动量理论产生了风力机运营状态的气动载荷,对风力机塔架-叶片耦合结构进行了非线性风振时域分析。基于时程结果并结合线性累积损伤理论对风力机全机关键部位的风振疲劳寿命进行了预测,该方法充分考虑了风剪切、塔影、尾流影响、塔架-叶片之间的气动和模态干扰作用、叶片旋转效应的影响。算例分析表明,该文预测方法可有效估算水平轴风力机全机结构的疲劳损伤问题,相关研究结论可为超大型风力机全机结构的疲劳寿命预测提供科学依据。     

核筒悬挂建筑结构体系的顺风向风致响应分析

核筒悬挂建筑结构是一种新型的高层建筑结构体系,其风致响应的研究很少.模拟了B类地貌下的风速时程,并转化为作用在结构上的风荷载时程;利用有限元软件ANSYS建立了结构计算模型,进行了结构水平顺风向风振响应分析,并与悬挂非减振结构进行比较,给出了阻尼器参数优化结果.分析结果表明,在水平顺风向风荷载作用下,核筒悬挂减振结构与...     

大型冷却塔群塔组合（六塔双列）风致干扰准则综合评价

为量化风荷载条件冷却塔群塔干扰效应,形成了众多干扰效应定义准则,派生出数值结果差异性较大的荷载比例放大因子--群塔比例系数,认识和评判准则存在明显的差异。为了系统地研究冷却塔复杂群塔条件荷载干扰效应,本项研究以某超大型冷却塔为例,基于风洞试验、结构有限元分析和结构设计配筋方案,系统分析了六塔典型布置条件的群塔干扰效应,详细比较了不同塔矩条件矩阵、菱形布置方案的基于荷载、受力和设计配筋3个比较准则层面的群塔干扰效应。试验和分析过程涉及15个冷却塔表面同步测压试验工况（计240个来流角度）、20组三维荷载组合条件静动力分析和配筋计算,共计比较了25种群塔比例系数定义准则和数值结果。研究表明:群塔系数波动性在荷载层面最大,内力层面居中,配筋层面最小,不同准则条件群塔干扰系数的离散度最大可以达到49%;最不利风向角和群塔干扰效应大小均与群塔布置形式明显相关,受扰塔在矩形塔位组合的迎风向位置和菱形塔位组合的背风向位置更加不利,六塔组合条件冷却塔承受气动力荷载在菱形布置相比矩形布置更加不利。     

柱面网壳结构风致抖振响应研究

基于刚性模型风洞试验,在时域上对一柱面网壳结构进行风振响应计算,并细致分析了网壳结构在风荷载作用下的节点位移、单元应力、阵风响应因子和响应谱。结果表明,对于柱面网壳结构,受斜风作用时的工况为最不利工况,并且迎风侧端部的位移及单元应力最大;多个高阶振型参与振动;共振响应一般不可忽略,但对于起控制作用的响应,背景分量的贡献大于共振分量。