典型截面超高层建筑风洞试验与荷载规范计算的等效静力风荷载比较分析

对椭圆形截面和矩形截面的两栋超高层建筑进行了风洞试验,获得了作用在结构上的气动力。在此基础上计算得到了用于结构设计的顺风向、横风向的等效静力风荷载及风振位移和加速度响应。基于《建筑结构荷载规范》(GB 50009—2012)给出的方法计算了两栋高层建筑的等效静力风荷载,与风洞试验的结果进行了对比,并进一步讨论了振型的阶数对等效静力风荷载、风振位移和加速度响应的影响。     

曹妃甸煤堆防风网架气弹模型风洞试验

目前复杂网架结构风荷载通常采用刚性模型风洞试验确定,但由于忽略了结构与流体之间的耦合效应,其结果与实际结构存在偏差。气弹模型则可真实反映结构在自然边界层中的响应,但由于网架结构非常复杂,需要适当简化相似准则和选择结构主要响应振型进行设计。基于曹妃甸煤堆防风网架结构,设计1颐50气弹模型。通过应变片测试支架根部内力,得到了B类风场不同风速下网架内力风振系数;通过激光位移计测得顺风向位移响应,求得结构顺风向位移风振系数。最后比较分析了两类风振系数,为同类结构气弹模型设计制作和风振系数计算提供参考。     

高层建筑等效风荷载风洞试验研究

分析了某高层建筑的多通道同步测压风洞试验。利用随机振动理论计算了结构等效静力风荷载,分析了风荷载随风向的变化关系,计算了结构顶部峰值加速度响应,对居住者舒适度进行了评价。     

基于风洞试验的风荷载的取值分析研究

以盐城体育馆网壳结构为工程背景,采用测压模型风洞试验,对体育馆顶棚结构上的测压点进行研究,得到各测点体型系数。重点对所有风向角中各测点上的极值风荷载、阵风风荷载进行了统计分析。试验结果表明：结合建筑结构荷载规范以及考虑风振系数后的风荷载,取阵风风荷载和极值风荷载最不利的一组数据,作为围护结构设计的风荷载,可满足设计的要求。     

交银金融大厦模型等效风荷载静力试验研究

本文采用微粒砼制作了交银金融大厦的１／３３模型,进行了等效风荷载静力试验研究,测得了结构在风荷载作用下的侧向位移以及主要构件的应变值,验证了结构设计的合理性。     

基于风洞试验的对称截面高层建筑三维等效静力风荷载研究

基于刚性模型表面测压风洞试验建立高层建筑三维风荷载模型,进而运用振型加速度法求解风振响应动力方程,得到了包含拟静力项和惯性力项的弹性力响应解,并推导了对称截面高层建筑顺风向、横风向和扭转向风致随机内力响应。在此基础上提出了基于内力响应等效的可考虑高阶振型贡献的对称截面高层建筑顺风向、横风向和扭转向等效静力风荷载计算方法。结合某一对称截面高层建筑工程实例,对采用上述方法计算得到的结构三维等效静力风荷载进行分析并与我国规范方法顺风向等效静力风荷载计算结果进行比较。结果表明,高层建筑结构抗风设计应该考虑三维等效静力风荷载,且二阶振型对高层建筑等效静力风荷载的贡献不可忽视。     

大跨度挑蓬气弹模型风振系数风洞试验

气弹模型试验能够全面考虑结构和气流间相互作用,真实地反映结构在大气边界层中的受力特性和响应形式,是结构风振研究的一种重要手段。探讨适用于复杂外形建筑结构模型设计相似准则,通过一体育场大跨度挑蓬缩尺比1:200气弹模型,在模拟大气边界层风场及场址地形地物的条件下,测量体育场罩棚表面的位移响应,进而得到罩棚结构设计需要的风振系数。     

超高层建筑风致响应及等效静力风荷载研究

以重庆宾馆为工程背景,制作了缩尺比为1∶300的试验模型,并进行了刚性模型同步测压风洞试验,采集了重庆宾馆建筑表面的脉动风压时程。风洞试验包括有周边建筑和无周边建筑两类工况。采用风洞试验的脉动风压时程数据,考虑该高层建筑2个主轴方向的前4阶弯曲模态,进行了其风致响应研究,得到了建筑顶部的位移响应和加速度响应,并进行了人体舒适度验算。采用惯性风荷载法,研究了建筑主轴方向的等效静力风荷载。结果表明:对于高度为300m的混凝土高层建筑,仅考虑1阶模态进行风致响应分析,位移响应能满足工程精度的要求,但加速度响应误差较大,至少应考虑前4阶模态;重庆宾馆10年重现期下建筑顶部的峰值加速度为0.144m/s2,满足舒适度限制要求;横风向平均风荷载较小,但惯性风荷载较大。     

太阳能板支架体系等效静力风荷载响应分析

太阳能结构受风荷载影响较大,而目前对风载研究较少。以常见的展厅式太阳能板结构为研究对象,将风荷载作为等效静力荷载,采用有限元法对其进行结构建模及风载响应分析,得出了在等效静力风荷载作用下结构各处的位移和应力值,将结构在各工况下的位移和应力相比较,得出风荷载对结构的影响,为太阳能结构的设计提供参考。     

基于完全气弹模型风洞试验输电塔风荷载识别

按照基本缩尺律,设计、制作了输电塔完全气弹模型,并通过大气边界层风洞试验,测试了多种风速、风向条件下输电塔的位移与加速度响应。通过加速度响应功率谱识别出结构的固有频率,并采用Hilbert-Huang变换结合随机减量法识别出包含结构阻尼和气动阻尼的结构总阻尼。利用虚拟激励法建立了由测点位移响应来识别结构顺风向、横风向风荷载的方法。由识别出的风荷载谱曲线,利用非线性最小二乘法拟合得到输电塔顺风向、横风向风荷载经验公式。研究结果表明：风洞试验设计、制作的输电塔气弹模型,测试得到的模型第1阶自振频率与有限元计算结果吻合较好;横风向荷载谱形态与顺风向的相比有较大的区别,其能量分布在一个更宽的频带上,其峰值频率是顺风向的3～4倍。     

覆冰导线气弹模型舞动风洞试验研究

制作了D形和新月形两种典型覆冰断面的单根及分裂覆冰输电导线气弹模型,通过调整导线模型的弹簧刚度、悬挂点位置和配重质量获得不同竖向/扭转自振频率比,并调整风攻角和风速,在风洞中激发并记录D型单根覆冰导线和新月形二分裂、四分裂覆冰导线的舞动现象。D型单根覆冰导线在竖向/扭转自振频率比接近和远离时均能观察到舞动现象;而新月形二分裂、四分裂覆冰导线只在竖向/扭转自振频率比接近时发生舞动。试验结果表明:竖向/扭转自振频率比将影响导线舞动稳定性,相同覆冰断面的分裂导线与单根导线表现出不同的舞动稳定性特征,导线扭转响应对导线舞动的产生及舞动过程中的竖向运动响应均有较大影响。     

大跨屋盖基于位移响应协方差等效静力风荷载计算方法

目前,频域内有多种等效静力风荷载求解方法,但每种方法都有其局限性;时域内也提出了风致响应的计算方法,却没有完整地提出求解等效静力风荷载的方法。本文基于位移响应协方差矩阵,提出了一种计算大跨屋盖结构等效静力风荷载的新方法。本方法的关键是获得位移响应的协方差矩阵,对于时域法,由于时程分析能得到位移响应时程,故可根据时程序列直接计算得到;对于频域法,也可由各阶模态响应推导得到,因而本方法既适用于时域法,也适用于频域法。最后,以某大跨屋盖结构作为工程实例,计算了等效静力风荷载,并将其与CQC方法计算结果进行了比较,验证了方法的有效性。     

基于利通广场的等效静力风荷载对比分析

目前计算高层建筑的方法主要有GLF法、IWL法和LRC法,但在具体工程中如何选用合适的方法,常是困扰结构工程师的问题.首先基于计算原理阐述了3种方法的特点,然后以广州珠江新城303m高的利通广场为例,对比了3种方法得到的等效静力风荷载分布和等效基底力.研究表明,GLF法和IWL法得到的等效静力风荷载分布形式近似,顺风向IWL法的值较大,而扭转方向GLF的值较大,LRC法得到的等效风荷载分布与以上两者完全不同,荷载取值偏于保守.LRC法得到的等效基底力也比其他方法高出约20%.     

某体育场气弹模型风洞试验研究

大跨度体育场屋盖是风敏感性结构,由于气动弹性模型的设计和制作存在较大难度,所以此类结构的气弹模型风洞试验研究较少。以一实际体育场为对象,成功设计并制作了其结构的气动弹性模型,并对其进行了风洞试验,测试了该大跨屋盖结构的气动位移响应随风向角和风速的变化关系。此外,试验还对该气弹模型布置了测压点,对比了气弹模型测压与刚性模型测压结果的区别。结果表明:该大跨度屋盖结构最大位移发生在垂直于来流的位置;结构响应随风速增大而增大,而且风速越大增长率也越高;气弹模型测压对平均风压系数影响不大,但是屋盖的脉动风压系数相比刚性模型测压会增大。     

鞍形索网等效静力风荷载研究

针对大跨度屋盖结构多振型参与振动的特点,提出了一套确定该类结构等效静力风荷载的精细化方法。该方法的流程包括风振响应分析和静力等效两个阶段,每个阶段又分为平均分量、背景分量和共振分量等3个部分分别进行研究。风振响应分析时,背景响应分析采用准静力方法;共振响应分析综合运用本征正交分解法(POD法)和Ritz向量直接叠加法。静力等效时,等效静力风荷载的背景分量采用荷载响应相关系数法分析,其共振分量表示为多个主要参与振型惯性力的组合。基于本文的分析方法,对一鞍形索网结构的风振响应和等效静力风荷载进行了研究,探讨了不同风向下、针对不同响应的等效静力风荷载分布情况。结果表明本文方法能够有效地分析大跨度屋盖结构的风振响应和等效静力风荷载,能够解决大跨度屋盖结构中多振型参与振动这一主要问题。     

基于力协方差法等效静力风荷载共振耦合效应分析

针对等效静力风荷载(ESWL)传统计算方法在处理强耦合结构共振模态之间耦合项的不足,提出基于共振恢复力协方差法能完全考虑各共振模态之间耦合效应的计算方法。具体思路为:从结构运动方程出发,推导出广义共振模态位移响应协方差矩阵;进而基于惯性风荷载法(IWL)获取仅包含共振分量的弹性恢复力协方差矩阵;再采用荷载-响应相关方法(LRC)进行共振响应及其ESWL的计算。该方法避开求解弹性恢复力的积分过程,考虑了各阶共振分量之间的耦合性,且物理意义明确,从理论上适用于任意复杂结构ESWL共振分量计算。以某电厂超大型冷却塔为例,进行结构风致响应和ESWL计算,讨论了共振分量的耦合效应,验证了该方法的有效性。     

大跨度屋盖结构等效静力风荷载方法及应用

结构风致振动是控制大跨度屋盖结构设计的主要因素。大跨屋盖结构模态密集,风致振动有多模态参与并受模态交叉项影响的特性,这给建立大跨度屋盖结构等效静力风荷载的计算方法带来了很大的困难。本文基于计算共振分量的修正SRSS法,将LRC法和考虑模态耦合系数的惯性风荷载法相组合来表示等效静力风荷载。本文的方法能考虑模态之间相互耦合的情况,给出的等效静力风荷载具有明确的物理意义。最后将该方法运用于一个实际工程,检验了计算方法的精度。计算结果表明,本文方法和CQC法得到的响应值非常接近,最大误差约为3%,相对而言SRSS法的计算误差较大。     

某骨架支承式膜结构屋盖的等效静力风荷载研究

以郑州大上海步行街中心广场膜结构屋盖为工程背景,进行了刚性模型的同步测压试验。研究了屋盖表面风荷载分布规律和屋盖的风致响应;采用阵风荷载因子法和荷载响应相关法,研究了屋盖的等效静力风荷载,并分析了两种方法的优缺点。结果表明,城市中心的开敞式大跨度屋盖结构的风荷载以脉动风荷载为主;其风致响应也以脉动响应为主;阵风荷载因子法在以脉动响应为主的情况下定义等效静力风荷载存在困难,荷载响应相关法能克服阵风荷载因子法的这些缺点。     

大跨度桥梁多目标等效静力风荷载基向量法

由于结构抖振响应计算复杂,目前主流风荷载设计规范均采用等效静力风荷载做等代替换。文中以桥梁结构为研究对象,对抖振响应的多目标等效静力风荷载计算方法进行研究。首先,采用经典的荷载-响应相关（LRC）法获得大跨度桥梁主梁各节点处的等效静力风荷载向量,并组成荷载矩阵;其次,采用本征正交分解（POD）技术获得的本征模态矩阵;然后,以主梁的抖振响应极值为等效目标,选取的前i阶本征模态作为构建等效静力风荷载的基向量,获得最小二乘意义的多目标等效静力风荷载;最后,以东海大桥为例对该方法的有效性进行验证。结果表明,由于同时包含了脉动风荷载和抖振响应的主要信息,同时是依据重要程度排序,按照文中方法获得的多目标等效静力风荷载在抖振响应计算精度和荷载分布的合理性方面均表现良好。