长扁圆形烟囱应力分析

分析了长扁圆形烟囱宽面迎风时风压和平台荷载对烟囱受力的影响,运用ANSYS和ABAQUS软件进行了仿真计算,计算中考虑了几何非线性的影响,并考虑最不利受力情形,计算了烟囱沿高度方向应力、环向应力、位移,详细比较了两软件计算的竖向拉应力、环向拉应力的变化规律,发现计算结果比较接近,相互验证了计算的正确性.应力计算结果可供长扁圆形烟囱配筋计算时参考.     

电厂长扁圆形烟囱体型系数试验研究

由于长扁圆形烟囱外形特殊,风荷载规范中没有其体型系数.为了确定长扁圆形烟囱的体型系数,作者借助了风洞试验方法.主要阐述了长扁圆形烟囱气动弹性风洞试验情况,运用试验结果推求了长扁圆形烟囱的体型系数,其计算结果可直接用于烟囱设计,填补了风荷载规范中这种体型的空白.     

钢筋混凝土烟囱温度应力计算方法

在钢筋混凝土烟囱筒身使用阶段的应力计算中,必须考虑温度应力。通过对GB 50051—2002《烟囱设计规范》(下称"规范")[1]关于使用阶段迎风侧竖向钢筋拉应力的数值分析与理论研究发现,在温度与外荷载(自重与风荷载)共同作用的情况下,规范的迎风侧钢筋拉应力计算公式存在不连续,为此,分析了造成不连续的原因,并且提出了改进的应力计算方法。     

大连市贝壳博物馆表面风压分布特性风洞试验研究

为了满足大连市贝壳博物馆的抗风安全需要,进行了刚性模型表面风压分布特性风洞试验研究。详细介绍了试验所采用的主要技术参数与基本的数据处理方法,给出了典型风向角下结构表面风压分布的等值线图和结构典型测点在不同风向角下的风压变化规律;分析了各风向角下绝对值最大的局部体型系数及其出现的位置,并将屋盖的局部体型系数与现行《建筑结构荷载规范》(GB 5009—2001)进行了对比。结果表明:屋面上表面的风荷载主要表现为负压,顶部迎风挑檐边缘较大,屋面的尾流区域较小或为正压。屋面两侧的悬挑部分及主入口处迎风时分布有大面积正压,以靠近拐角部分最大,且这部分屋面对风作用反应敏感,设计时应考虑体型系数的变号情况。     

格构式塔吊结构风荷载数值模拟研究

以等比例模型尺寸建立了流体域模型和格构式塔吊结构模型,再以RNG k-ε和SST k-ω物理湍流模型模拟动力风荷载,对格构式塔吊结构底部剪力值、弯矩值、塔臂风荷载值等受力情况进行分析计算。计算结果表明:塔吊整体底部剪力在45°风向角时达到最大,塔身部分所受剪力值占主导地位;当来流垂直于塔臂(90°风向角下)时,塔吊底部弯矩达到最大值,其中,由塔臂引起的弯矩值占到总体的70%～95%;塔吊的最大体形系数出现在90°风向角。     

不同长宽比高层建筑沿高度分布的风荷载

针对7种长宽比高层建筑进行刚性模型测压风洞试验,研究层阻力系数和层体型系数沿高度的分布特征,拟合获得层阻力系数和角度风分配系数公式,给出高层建筑x和y方向风荷载的计算公式,最后与各国规范的风荷载进行对比。研究表明迎风面的层阻力系数沿高度呈7字形分布,最大值出现在0.81～0.93建筑物高度;建筑顶部的层阻力系数较小,主要是受三维流效应影响;提出不考虑风振的矩形截面高层建筑风荷载沿高度分布的计算公式,该公式考虑了风向角、长宽比和地貌的影响,通过2520组试验数据验证了公式的有效性;各国规范迎风面风荷载沿高度呈指数或者对数变化,风洞试验值在顶部风荷载较小;背风面风荷载除GB规范呈指数分布以外,其他各国规范均沿高度不变,试验值沿高度基本不变;GB、ASCE和AIJ规范的整体风荷载和试验值比较接近,NBCC规范数值略小,而EN规范数值较大。     

超高层建筑结构抗风性能研究

针对按规范公式计算得到的超高层建筑结构风致振动不尽合理的问题,以西安环球贸易中心超高层建筑为工程背景,首先通过风洞试验测得各楼层的风荷载,再利用ANSYS参数化设计语言编制了能够精确求解超高层建筑风振系数及等效静风荷载的程序,进而对超高层建筑的抗风性能进行研究。结果表明:当风向角接近90°时,结构中部出现了极值位移风振系数,且其迎风面顺风向的变形和内力都达到了最大值,横风向的变形和内力则最小;当风向角为20°~70°时,位移风振系数随着楼层的增高而增加,其峰值出现在顶层;随着风向角的变化,结构扭转加速度峰值在各区间都是先减小后增大,特别是风向角呈45°左右时,结构扭转变形和基底扭矩达到了最大值;提出的将风洞试验与有限元分析相结合的新方法可为同类工程的抗风设计提供参考。     

钢管-角钢组合输电铁塔塔身风洞试验研究

通过对典型钢管-角钢组合塔身在15,20 m/s来流风速下的风洞试验,得到了11个风向角下塔身的风轴阻力系数,分析了钢管-角钢组合塔身角度风系数、横线向和顺线向风荷载分配系数,构造了角度风系数函数,并通过非线性拟合分析确定了拟合参数。将试验确定的钢管-角钢塔身角度风荷载计算参数与国内外相关规范值进行了对比分析,提出了钢管-角钢组合塔身角度风系数和荷载分配系数的取值建议。风向角为30°时的钢管-角钢组合塔身风荷载最大,且角度风系数关于45°风向角对称。横线向分配系数和顺线向分配系数的试验曲线与国内外相关规范规定曲线的趋势基本一致,分别在风向角为20°和70°时达到最大值。     

半月拱形大跨度屋盖的风荷载干扰效应研究

以某半月拱形大跨度屋盖体育场为背景,采用刚性模型的风洞试验和上、下表面同时测压技术,对该体育场屋盖上、下表面的风荷载进行了研究。通过在屋盖上、下表面布置测点,获得不同风向角时屋盖上、下表面各测点的风压系数。对比分析了在有、无上游建筑物遮挡时屋盖表面的综合风压,以及上游建筑物对该体育场屋盖上、下表面风压的影响。研究结果表明:体育场屋盖的风荷载主要以向上的风吸力为主,屋盖迎风支座处正压较大,最大风压系数达1.4,悬挑处负压较大,最大负风压系数达-2.0。在不同风向角下,上游建筑物对屋盖表面风荷载的干扰效应有所不同,在60°风向角下,干扰效应最为明显。     

山坡风作用下输电导线的动力响应分析

本文主要对山区迎风坡上风向与水平面有夹角这一条件下的导线风荷载动力响应进行定性分析,并指出迎风坡风荷载对于导线风偏角的影响。     

长宽比对矩形截面高层建筑表面风压分布的影响研究

为了研究长宽比对矩形截面高层建筑表面风压分布的影响,进行7个长宽比建筑的风洞试验,分析长边和短边正迎风时各立面的风压分布,从短边正迎风时侧风面的风压分布研究气流的分离和再附,计算得到面体型系数,并将面体型系数与荷载规范值进行比较。研究表明:短边正迎风时,迎风面的风压分布与长宽比无关,背风面风压比较均匀,长宽比越大负平均风压系数绝对值越小;当长宽比大于4∶1时,侧风面负风压绝对值由大变小再变大,气流发生分离、附着、再分离。试验获得的迎风面体型系数随着深宽比的增大而增大,背风面体型系数随深宽比的分布总体上与荷载规范一致。     

上海浦东足球场风洞试验和风振响应分析北大核心CSCD

上海浦东足球场为跨度211m的轮辐式张弦结构体系,对其屋盖风荷载进行了研究。首先,通过1/300缩尺比的同步多点刚性模型测压风洞试验获得了屋盖上下表面的风平均内压和风压系数;其次,由风洞试验结果分析得到24个风向角下100年重现期对应的屋盖表面的风峰值外压;最后,结合结构的动力特性以及风洞试验结果计算了结构的风振响应和等效静力风荷载。结果表明:屋盖平均内压分布均匀并且随风向角变化不大;在迎风面外边缘可能出现最大的峰值外压;屋盖整体结构沿竖向的平均气动力和等效静力风荷载随风向角的变化有相似的变化趋势。     

上海浦东足球场风洞试验和风振响应分析

上海浦东足球场为跨度211m的轮辐式张弦结构体系,对其屋盖风荷载进行了研究。首先,通过1/300缩尺比的同步多点刚性模型测压风洞试验获得了屋盖上下表面的风平均内压和风压系数;其次,由风洞试验结果分析得到24个风向角下100年重现期对应的屋盖表面的风峰值外压;最后,结合结构的动力特性以及风洞试验结果计算了结构的风振响应和等效静力风荷载。结果表明:屋盖平均内压分布均匀并且随风向角变化不大;在迎风面外边缘可能出现最大的峰值外压;屋盖整体结构沿竖向的平均气动力和等效静力风荷载随风向角的变化有相似的变化趋势。     

贵阳奥体中心主体育场罩篷风洞试验及风荷载体型系数研究

贵阳奥体中心主体育场由东、西两个呈牛角造型的罩篷构成,采用了预应力平面桁架斜交网格结构体系,最大悬挑49m。对其刚性模型进行了风洞试验,给出了平均风压系数、平均风荷载体型系数及风压分布规律并与规范计算值进行了比较,详细讨论了风向角对风压系数和体型系数的影响。结果表明:在大多数风向角下,西罩篷的风荷载要比东罩篷的大,罩篷立面迎风面都是正压,在所有风向角下罩篷上、下表面基本都是负压,负压分布的局部最大值通常出现的迎风罩篷上表面的前缘和下风向罩篷上表面的后缘部分。建议对于有上、下表面围护结构的建筑应分别按内、外风荷载体型系数设计。     

210m高异形烟囱横风向动力响应研究

研究了横风向风荷载对高耸异形烟囱的作用模式,采用计算流体动力学(CFD)方法对烟囱进行了非定常风场数值模拟,获得了烟囱横风向气动参数。结合某电厂210m高异形烟囱初步设计方案进行了横风向风荷载作用下的动力响应分析。     

风荷载作用下圆形三开孔烟囱的受力性能研究

随着工艺发展,国内一些发电厂将多台火力发电机共用1座烟囱或将输煤栈桥从烟囱中穿过,这导致烟囱外筒在同一截面处开设多于2个孔道。对于此类烟囱外筒,我国现行《烟囱设计规范》(GB 50051—2013)中并未有相关设计规定。本文依托实际工程,以钢筋混凝土烟囱有限元模型为研究对象,在模型同一水平截面处设置了3个圆形孔,以孔洞角、孔洞中心标高和风向角为参数,研究了在风荷载作用下各参数对烟囱外筒结构受力性能的影响规律。研究结果表明:外筒结构的混凝土最大等效应力和结构最大水平位移随孔洞角的增大而增大,孔洞中心标高为10 m、25 m和40 m,且孔洞角分别达到70°、70°和80°时,混凝土发生破坏;当孔洞角分别为30°、50°与70°时,改变孔洞中心标高,模型中的混凝土均未发生破坏,且环向钢筋与纵向钢筋均未屈服;改变风向角对模型受力性能影响不显著;当烟囱孔洞角不超过70°时,可以采用在孔洞处设置环向钢筋和纵向钢筋的方法对孔洞进行补强。最后,基于分析结果,给出了相关设计建议,以供类似工程参考。     

考虑风场干扰的喇叭形悬挑钢结构设计风荷载

为获得喇叭形悬挑钢结构的设计风荷载值,考虑临近建筑的风场干扰效应进行了数值风洞模拟。文章通过建立完整的风环境模型,采用非线性k-ε-EARSM湍流模型开展了数值风洞模拟,研究了流场特征、风压系数和不同风向角下建筑表面的风压及风荷载合力的变化规律。研究表明:在最不利风向角的迎风面上,结构悬挑部位内表面的风压系数在2.0左右,且结构受到明显的竖向升力作用;在其他风向角下,受周边建筑风场干扰影响,结构内外表面风压大都呈现相互抵消趋势。计算结果为风压系数,结合相关规范,为设计提供参考意见。     

中印规范计算烟囱风荷载效应的区别

随着我国设计企业走向国外,熟悉并掌握项目所在国规范与中国规范的异同是很有必要的。在计算烟囱的顺风向风荷载效应时,中国规范采用惯性风荷载法,印度规范采用阵风荷载因子法。从实际工程出发,说明采用以上两种方法计算的烟囱底部弯矩的差别以及对烟囱基础直径大小影响。     

大跨度气膜煤棚风致响应及风振系数试验研究

大跨度气膜煤棚结构对风荷载较为敏感且流固耦合效应明显,而其风致灾害机理仍不明确。为此,在B类地貌风场中进行了3种典型矢跨比的大跨度气膜结构气弹模型风洞试验,通过数字图像相关技术测量了不同矢跨比、风向角、内压、风速及是否加索下的膜面位移、应变,并测量了不同拉索的应变,分析了结构的风致响应规律,给出了考虑流固耦合效应的的响应风振系数。研究结果表明：风荷载作用下,结构顶部向上隆起,迎风面及背风面凹陷明显,侧面向外变形较小;结构的迎风面及顶部的平均位移较大;增大初始内压、减小矢跨比或施加拉索,结构平均位移明显减小;随着风速增大结构内压减小明显。考虑流固耦合效应的大跨度气膜煤棚位移分区风振系数在1.2～1.3之间,最大主应力分区风振系数在1.1～1.4之间,拉索应力风振系数取1.5。     

大跨屋盖结构风致表面摩擦力数值分析

采用ANSYS-FLUENT 13.0中的两层k-ε模型对大跨屋面风致表面摩擦系数进行了CFD数值模拟分析。针对特定的平屋盖的细部尺寸,分别考虑不同的肋间距尺寸、风向角对屋顶表面摩擦系数分布的影响及其分布规律。结果表明:1各种不同肋间距屋面的迎风前檐及迎风前檐转角处,表面摩擦系数最大,上游区域回流腔区内表面摩擦系数很小,甚至为0,而下游区域的摩擦系数逐渐增加;2相同风向角下,摩擦系数随肋间距的减小而逐渐增大,肋间距是影响屋面粗糙度的决定因素;3摩擦系数分布与屋面肋间距及来流风向和肋的夹角有关,来流风向与肋平行时,摩擦系数最小,来流风向垂直于肋时,摩擦系数最大。研究旨在为我国风荷载规范忽略风致建筑物表面摩擦力影响情况下,适当考虑风致表面摩擦力可为屋盖抗风的合理设计提供参考依据。