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。     

某菱形截面纪念碑风致气弹响应风洞试验研究

对某高100米的菱形截面纪念碑进行刚性模型多点同步扫描测压与摆式气弹模型测振风洞试验,进而在测压数据基础上建立频域风荷载模型并采用随机振动分析方法计算结构风振响应,同时应用随机减量技术（RDT）识别了该气弹模型风致振动时的气动阻尼比。当在频响函数中考虑气动阻尼比后的风振响应计算结果和气弹模型试验值具有很好的一致性。由于实际结构振型与摆式模型线性振型存在差异,用振型修正系数修正气弹模型试验结果可得到实际结构风振响应。分析结果表明,刚性模型测压建立荷载模型,结合气弹模型测振识别气动阻尼,代入实际结构频域响应计算方法能够较精确地评估强风作用下低频小阻尼高耸结构的风致气弹响应。     

基于刚性模型与气弹模型风洞试验对比的塔式定日镜风振响应研究

塔式定日镜是塔式太阳能光热发电站中重要的聚光设备,设计时控制荷载为风荷载。通过ANSYS有限元软件建立塔式定日镜结构的有限元模型,经过模态分析可知结构频率分布比较密集,风攻角的改变对定日镜结构的低阶模态影响不大。基于刚性模型测压风洞试验,对塔式定日镜进行风振响应有限元分析,并进行气弹模型测振试验,两者的误差在10%以内。根据有限元分析和气弹模型测振试验的结果可知,影响结构风振的模态主要是前3阶,主檩条端部位置的位移响应最大。结构设计时风振系数建议取为1.57。     

复杂周边环境下超高层建筑的强风动力响应特性

对处于强风地区复杂周边环境下的某方形截面超高层建筑分别进行了刚性模型测压试验和高频天平测力试验。基于测压试验得到的结构表面的风压分布,采用随机振动理论,进行了风致振动响应计算,结果表明其上下一致的方形截面导致漩涡脱落强烈,强风下横风向涡激响应非常显著,值得重视。在高频天平测力试验得到的基底弯矩谱上同样可以看到在涡脱频率附近的显著峰值。基于基底弯矩谱试验值同样计算了结构的风致振动响应,其结果与基于刚性模型测压试验计算的各响应非常接近,从而验证了2 种试验方法的可靠性。     

大型户外独立柱广告牌风致响应及风振系数分析

基于刚性模型测压风洞试验数据,分析了双面式及三面式独立柱广告牌的风荷载特性,并采用时程分析法对其风振特性进行了研究。结果显示:双面式广告牌的合风力系数平均值和脉动值在0°~15°风向角下分别达到最大值1.46和0.17,而三面式广告牌则在0°风向角下达到最大值1.45和0.16;两者的扭矩系数平均值分别在52.5°、30°风向角达到最大值;双面式广告牌的节点位移响应共振能量由垂直于面板方向的弯曲振型提供,而三面式广告牌的节点位移响应共振能量由平行于面板组成三角形的中线和垂直于中线的弯曲振型提供;两者的钢管梁扭转角响应的共振能量都由扭转振型提供;双面式、三面式广告牌弯曲振动最不利工况为0°风向角,风振系数分别为1.51、1.59;扭转振动最不利工况分别为52.5°风向角、30°风向角,风振系数分别为1.63、2.65。     

椭圆形体育馆悬挑罩棚风荷载分布规律的试验研究

大跨度体育场馆轻质罩棚对风荷载往往比较敏感,风荷载成为此类结构设计的控制荷载之一。为了满足工程设计与试验研究的需要,该文对复杂体型体育馆进行了刚性模型测压试验,同时考虑了风向角对风荷载体型系数的影响,经过计算分析得到了不同风向角下结构表面的体型系数分布。研究结果表明:罩棚顶部大部分区域为负压且顶部的波浪造型对风压分布有明显的影响;同时分析出围护结构风敏感区域及风吸力最大值,对结构抗风设计提供了重要依据。     

胶囊形气膜结构风致气弹响应及风振系数研究

针对1/3矢跨比胶囊形气膜结构进行了气弹模型风洞试验,研究了结构的风致气弹响应变化规律,并给出了可供设计参考的风振系数。研究发现：结构平均变形呈迎风面凹陷,顶部隆起,横风向向外凸出的趋势,且这种变形趋势随着内压减小和风速增大越来越明显。0°风向角时的平均变形和振幅大于45°风向角时的平均变形和振幅大于90°风向角时的平均变形和振幅,结构合位移均值的极值出现在迎风面与顶面中心点;0°和45°风向角下,顶点竖向振幅>顺风向振幅>横风向振幅,结构以1阶模态振动为主;90°风向角下,顶点横风向振幅大于其他两个方向,结构以1阶和2阶模态叠加振动为主。各工况下结构的内压均有不同程度的减小。最后给出了考虑流固耦合效应的响应风振系数。     

复杂多塔结构风致响应研究

基于刚性模型风洞测压试验的结果,对一个多塔结构进行风致响应研究,采用平稳激励下随机振动的模态叠加法(CQC法)进行计算.分析了结构的风致响应,计算结果表明:多塔结构各个塔顶之间的风致响应随风向具有类似的变化规律,最大总位移及加速度出现时风向基本相同;前两阶侧向弯曲振型和第三阶扭转振型对应的共振分量贡献了动力响应的主要能量.     

封闭形式对大跨度煤棚风荷载影响研究

煤棚属于风敏感结构,为了控制工程安全,该文进行了风荷载研究。该文通过刚性模型测压试验,分析了风向角对典型测点和分块区域体型系数和极值风压系数的影响规律,研究了全封闭状态(两端山墙)和半封闭状态(只有一端山墙)对体型系数和极值风压系数的影响规律。研究表明:与全封闭状态相比,半封闭状态下,内压对风压分布的影响程度增大,并且当开口处于迎风区,内压为正值;当开口处于背风区,内压为负值,易引起主体风荷载在某些风向角范围内产生较大力矩,将导致分块区域的极值风荷载增大。     

多跨格构式构架气弹模型设计与风洞试验

为了研究复杂多跨格构式构架风致响应特性,通过对比主要气弹模型制作方法的优缺点,以某典型1 000 kV两跨变电构架为背景,采用刚性节段加V型弹簧片的方法设计制作了满足前4阶频率相似比的气弹模型。在此基础上,通过气弹模型风洞试验测试得到了不同风速和不同风向角工况下,结构典型部位的位移和加速度时程,并研究了多跨格构式构架的风振响应特性,最后采用惯性风荷载方法和阵风荷载因子法评估了典型节段的风振系数。结果表明:采用刚性节段加V型弹簧片的方法设计制作的气弹模型能较好满足外形、质量、频率、阻尼比等重要参数的相似关系;风向角对位移均值的影响十分显著,其最不利风向角与相应主轴成15°夹角;顺风向与横风向的加速度响应均方根处于同一数量级,横风向风致振动效应较为明显;该结构垂直于跨向中塔的风振响应以第一阶模态的共振分量为主,边塔基阶模态与高阶模态的共振分量均较大,高阶模态的贡献不可忽略;同一节段的位移风振系数值略大于惯性力风振系数值。该试验结果对多跨格构式构架的抗风设计具有一定的参考意义。