锥形涡诱导下正方形平屋盖风压特性

为揭示旋涡作用下的脉动风压功率谱特性和确立谱能量与旋涡运动或湍流尺度之间的演变关系,基于大跨屋盖结构风洞测压试验,以涡轴方向测点列和横风向测点列为研究对象,分析了来流非垂直于迎风墙面时3种不同来流工况(均匀流、格栅紊流和B类地貌)和3种不同风向角(15°、30°和45°)下正方形底面的平屋面风压分布和锥形涡涡轴的运动特征.分析结果表明,3种来流工况下屋面最大风吸力、最大脉动值均出现在屋面下三角区的迎风顶点附近.3种风向角下,30°时在迎风顶点附近锥形涡诱导的平均、脉动风压均达到最强.对于同一来流工况下,随着风向角的逐渐增大,涡轴与迎风前缘的夹角和再附作用范围均在逐渐减小.涡轴方向迎风点附近测点风压谱谱峰值与其对应的屋面风吸力成正比例关系:在高频范围内,测点风压谱相应频率对应的谱能量峰值越大,屋盖平均风吸力也越大;在低频范围内,相应频率对应的谱能量峰值越大,其脉动风吸力也越大.均匀流下涡轴方向各测点间的互相关性较弱,格栅紊流和B类地貌下测点间的互谱曲线呈现指数衰减模式.     

边界元法在膜结构与风耦合研究中的应用

膜结构是一种风敏感性结构,结构与风的耦合作用不容忽视。本文将膜结构所处的风场简化为不可压缩势流,运用边界元法求解绕流后作用在膜结构上的风压,然后计算在风压作用下膜结构产生的变形,修正膜结构形状,再次求解变形后膜结构周围流场及作用在其上的风压,这样依次迭代,直至得到收敛的解。这种方法的有效性通过典型算例和其他方法计算结果的对比得到验证。变换膜结构的矢跨比、初始预张力及风场平均风速,研究参数变化对流固耦合的影响,为膜结构抗风研究与工程实践提供参考。     

空间地震动场的相干性研究

摘 要 地震动的空间变化受震源破裂过程、传播途径和场地条件等因素影响,目前地震动场的相干性研究大多是用台阵实测数据,不具有普适性。本文采用震源位错模型,利用数值方法模拟均匀单一介质随机地震动场的理论地震图,通过对大量计算数据的分析,研究地表地震动场的空间相干性。分析结果表明：本文数值模拟结果所反应的地震动空间相干性规律与实测数据所反应的规律基本吻合,表明本文分析方法和模型的合理性。同时空间地震动场相干性随地震波的传播方向存在各向异性,断层走向是空间地震动场相干性的重要影响因素。本文方法是对地震动场相干性具有普适性的一个尝试。     

建筑结构火灾下倒塌预警手段及干涉雷达应用探讨

对建筑结构火灾中的倒塌事故进行预警是当前建筑灭火救援亟需研究的内容。对现有的倒塌预警手段进行了梳理分析，指出其优势与不足之处，针对当前的预警手段仍集中于“单点探测”，在部分典型建筑的火灾救援中应用受限等问题，着重对干涉雷达的使用进行了介绍，对雷达波穿透大空间局部火焰体的性能开展了测试。研究发现：干涉雷达波基本不受油盘火焰影响，整体装置误差处于亚毫米级，但在使用中应注意区分非结构构件引起的变形，并建议完善使用多雷达组合获得关键构件空间坐标的方法，开发的基于区域探测的预警装置及算法，对重要建筑在使用全寿命中的位移进行监测。     

单层空间网格结构刚性节点优化设计方法研究

单层网格结构中的节点不仅须传递轴力，也须传递两个方向上的弯矩。因此，单层网格结构中的节点为受力复杂的刚性节点，应具有合理的结构形式和良好的力学性能。同时，单层网格结构节点连接复杂、高空施工难度大，节点与杆件应有可靠、方便、通用的连接方式。该文提出了单层网格结构刚性节点优化设计方法:通过构造设计节点端，实现节点与杆件的连接；通过对受力复杂的节点核进行拓扑优化，开发高效的受力节点形式。在优化模型中，通过与外荷载无关的自平衡力系表示节点弯曲刚度，使得优化后的节点在任意方向上均有良好的弯矩传递能力。为避免拓扑优化中将力直接施加在设计域而导致的应力奇异问题及节点形式受限的缺点，通过施加加速度场，以体积惯性力等效集中荷载，降低了优化结果对边界条件的敏感性，获得了稳定、可靠的优化结果，解决了刚性节点拓扑优化中的关键技术难点。并以一个实际结构中的节点为例进行优化设计。通过分析节点端连接性能、力学性能以及与传统节点进行对比，验证了将拓扑优化和构造设计相结合的刚性节点优化设计方法。     

基于事故树的深孔爆破边坡稳定性分析

为了能够对爆破后形成的露天边坡稳定性进行合理的分析评价,结合大小鱼山岛露天爆破边坡失稳的情况,采用事故树分析方法,建立了工程爆破现场露天边坡失稳事故树模型。计算出事故树的最小割集96个,最小径集3个以及基本事件的结构重要度系数,并得到基本事件结构重要度排序,找出了导致边坡失稳的主要原因是边坡监测和边坡支护。然后根据基本事件结构重要度的排序,制定合理有序的预防措施。事故树分析方法可以全面阐述露天矿边坡失稳的各种因素和逻辑关系,并通过对结构重要性分析,提出合理预防措施,为爆破露天边坡的安全管理提供参考依据。     

建筑结构抗连续性倒塌研究进展与发展趋势

偶然荷载作用下结构可能会发生局部破坏而引起大范围或整体结构的连续性倒塌,建筑结构的连续性倒塌已经成为严重威胁公共安全的重要问题和土木工程学科的前沿课题.2001年美国"9·11"世贸大楼倒塌事件后,国内外学者聚焦结构抗连续性倒塌研究,对不同类型结构的倒塌机理、鲁棒性评价及设计方法等进行了深入研究,取得了诸多代表性的成果...     

大跨度平屋盖表面风荷载体型系数研究

通过平屋盖刚性模型风洞测压试验,基于分离泡作用机理,以顺风向及横风向风压为研究对象,对屋盖表面的风压特征进行分析,进而提出合理的分区体型系数。①基于顺风向平均、脉动风压变化曲线和脉动风压谱,发现分离泡作用下的平屋盖表面可以分为主涡作用区、次级涡作用区以及旋涡脱落区;②提出风压相关长度的概念,计算横风向互相关长度,结果表明在旋涡作用范围内,各相关长度相差无几,超出旋涡区后风压相关长度出现衰减;③基于面积平均压力的概念计算刚性平屋盖表面的分区体型系数。通过面积平均压力的累积概率曲线对准定常理论和我国《建筑结构荷载规范》(GB 50009—2001)中的规定系数-0.6进行验证,发现在分离泡作用下准定常理论是适用的,我国规范在迎风前缘附近的强吸力区和屋盖中后部分别低估和高估了实际体型系数;将本文的体型系数取值与美国规范(ASCE7-98)、加拿大规范(NBC-1995)以及日本规范(AIJ-2004)进行对比,发现本文的体型系数计算结果与美国规范较为接近。     

竖向地震动场的空间相干函数模型

根据台湾SMART 1台阵采集的六次重大地震的加速度数据记录,利用数字信号处理技术,对竖向地震动场的空间相干函数进行分析。按照各测点对在波传播方向上的投影距离进行分组,研究了竖向地震动场空间相干函数与它们的空间距离(投影距离)、频率的关系,发现它们随两点的距离增大而减小,且与这两点在地震波的传播方向上的投影距离有较大的关系,不具有“各向同性”的性质;它们均随频率的增大而减小。在总结前人研究成果的基础上,采用Hao提出的相干函数模型来描述竖向地震动场空间相干函数。根据实测地震数据,分别对相干函数理论表达式中的一些参数进行了拟合。结果表明,该模型具有较强的合理性和实用性。     

TMD系统在单层柱壳振动控制中的适用性分析

考虑单层圆柱面网壳结构动力性能的特点 ,本文对于这种结构采用TMD系统减震是否合适进行了分析。在水平地震作用下 ,对两种形式的单层圆柱面网壳进行了控制效果的比较 ,并得出了一些工程设计有用的结论