基于风洞试验的苏通大跨越输电塔风振系数研究

苏通大跨越输电塔的结构形式有别于普通的钢结构杆塔,其塔身下部结构采用钢管混凝土、上部结构采用钢管,质量突变大,主要受风荷载控制,并且塔高超出GB 50009—2012《建筑结构荷载规范》的梯度风高度限制。为此,采用气动弹性模型和刚性模型的边界层风洞试验确定苏通大跨越输电塔的风致响应和气动力,基于试验数据计算不同风向角下的惯性力风振系数、位移风振系数和有效荷载风振系数,并进行对比。并通过有限元分析梯度风高度对惯性力风振系数的影响,同时将有限元分析得到的风振系数分布和加权值与DL/T 5154的风振系数规定作比较。结果表明：上述3种风振系数分布规律并不相同,由其分别确定的等效位移接近于试验值;考虑梯度风高度后,风振系数变小,分布形状影响小;苏通大跨越输电塔的惯性力风振系数加权值小于1.6,且风振系数由下到上不是单调增大。     

光伏组件及其支撑框架风振响应分析

建立了光伏一体化屋面的光伏组件及其支撑框架的有限元计算模型,并利用线性自回归过滤器的模拟技术编制程序,进行Davenport谱的风速时程模拟,求得脉动风引起各节点的等效惯性力。采用ANSYS软件结合时域法进行光伏组件在不同风速下的位移、应力随机振动计算,获得简化光伏玻璃板模型与整体支撑框架结构模型位移方差及位移风振系数分布。结果表明:位移风振系数沿结构分布比较均匀,计算值在2.3～2.6。计算结果可作为光伏屋面一体化工程抗风设计的参考依据。     

双曲面钢桁架冷却塔风致效应参数研究

为研究钢结构冷却塔的抗风性能,以某超大型空间双曲面钢桁架冷却塔待建工程为研究对象,依据风洞试验实测了脉动风荷载数据,利用POD算法生成作用在冷却塔有限元计算模型上的风压时程,通过瞬态动力分析得到冷却塔位移响应,对比不同位置振动频率参与情况,获得了位移风振系数分布结果,并比较了结构阻尼比和质量分布对冷却塔风致行为的影响。研究结果表明:钢结构冷却塔1~4阶固有模态风振位移占主导地位,其中,位移风振系数沿环向在迎风侧(0°~40°)取值较小,介于1.70~2.12;在侧风向(40°~180°)取值较大,介于1.97~3.01;沿子午向位移风振系数随高度的增加而增大。结构总体风振系数随着阻尼比增量呈现递减趋势,随质量增量呈现递增趋势,位移风振系数分布形态相对固定。     

特高压单柱拉线塔风振系数研究

具有高柔性的特高压单柱拉线塔对风荷载十分敏感,风振系数的确定是其设计和应用的基础。建立了特高压单柱拉线塔塔线体系的有限元模型,阐述了基于振型叠加法的风振系数计算方法,考虑结构的前两阶振型的影响,基于时程分析的数据计算了单柱拉线塔的风振系数。结果表明:主柱上存在横隔材的位置风振系数会发生突变;时程分析得到的加权风振系数与按照荷载规范计算得到的加权风振系数较为接近;等效静力风荷载作用下,迎风侧主材轴力与风振响应的最大值较为接近,且大于平均风下主材的轴力。     

大跨度铝合金网壳结构风振系数研究

空间网壳结构自重轻、跨度大,因而风荷载对结构常起到主要甚至控制作用.铝合金作为新兴的金属材料,其弹性模量和密度均大约为钢材的1/3,与钢网壳结构相比,铝合金网壳结构对于风荷载更为敏感.本文通过谐波叠加法分别得到网壳结构各个节点的具有Davenport谱和Panofsky谱功率特征的水平和竖向风速时程,并将风速时程转化为风压时程,按照荷载规范计算得到的风压系数,对铝合金网壳结构进行时程响应分析,得到结构各处的风振响应,并采用节点位移风振系数、支座反力风振系数及杆件内力风振系数来衡量结构的风振特性.此外,与相同跨度的钢网壳结构进行了风振系数的对比.     

四川稻城亚丁机场航站楼风洞试验研究

四川稻城亚丁机场航站楼造型独特,处于高海拔地区,对风荷载作用较为敏感。现采用1∶100的刚性测压模型进行风洞试验,取得了24个风向角下结构表面测压点的分区体型系数、平均风压系数和位移风振系数,并详细研究了不同风向角下位移风振系数和风荷载分布的变化规律。结果表明:在任意风向角下,结构各区域的平均风压系数大多为负值,风荷载以负压为主;结构的位移风振系数较稳定,只有顶盖中心等区域,平均风压系数和位移风振系数均较大,其等效风荷载较大,需进行受力校核。     

宁波地区输电塔风致动力响应分析

为了保障宁波地区输电塔在风载作用下的运营安全,利用ANSYS建立了ZM4直线型输电塔有限元模型,基于MATLAB采用谐波叠加法生成了脉动风速时程,根据规范中规定的风速风载转换关系得到了风荷载时程,并将其加载到输电塔有限元模型进行风振响应分析,得到了位移时程曲线。结果表明:随着输电塔高度的增加,其动力响应的最大位移值增大,输电塔整塔表现为位移上大下小的弯曲变形。     

台州体育中心屋盖的风振系数计算

针对大跨网架屋盖风致振动问题 ,采用时程分析方法 ,在有限元建模的基础上 ,直接采用风洞试验的数据 ,计算了台州市体育中心屋盖结构的竖向位移风振系数 ,得到了一些大跨屋盖位移风振系数的变化规律     

大跨越输电塔线体系风振响应及风振系数分析

输电塔是高柔度的风敏感结构,大跨越输电塔线体系由于塔线耦合作用,动力特性和风振响应变得复杂。以智力CHACAO大跨越工程为例,在Ansys中建立塔线体系有限元模型,从结构的动力特性和风振响应几个方面对单塔及塔线体系进行风振分析;根据时程分析结果对风振系数进行计算并和规范结果对比,发现按照建筑荷载规范结果不准确也不安全,架空输电线路荷载规范由于考虑了横担处的质量突变等因素,总体来说更符合实际也更偏于安全。     

大跨悬挑屋盖风振系数研究

针对荷载规范中对大跨悬挑屋盖结构风振系数计算的不足,利用时程分析法,在有限元建模的基础上,直接采用风洞试验数据,计算了某大跨悬挑屋盖结构的荷载风振系数和位移风振系数,研究了其随风向角的变化规律,并讨论了不同风向角下结构参数的影响。     

某钢结构气象塔在时程风荷载作用下考虑P-Δ效应的动力时程分析

根据线性过滤器中的自回归模型,借助数值分析软件MATLAB编写了频域转换时域程序,模拟了场地上不同高度处的具有空间相关性的时程风荷载,然后利用有限元软件SAP2000对钢结构气象塔进行时程风荷载作用下动力时程分析,得到气象塔的时程位移、时程速度和时程加速度响应,并将静力风荷载位移响应与时程位移峰值响应进行对比,作了误差分析.     

跳格布置对无内环空间索桁结构抗风性能影响研究

无内环空间索桁结构作为一种新型索桁张拉结构,具有跨度大、自重轻、抗连续性倒塌性能优越等特点.通过CFD技术模拟了结构的表面风压系数;利用线性滤波器法中的AR法,模拟了结构上表面所有节点的脉动风速时程;采用时域分析法,与原结构相比,研究了三种跳格布置方案的结构在风荷载作用下位移、内力以及风振系数的变化情况.研究结果表明:风荷载作用下,跳格布置方案主要增大了结构在跳格处的竖向位移,对于非跳格处影响有限.分别采用三种方案,即方案1:内环1所有压杆跳格;方案2:内环2所有压杆跳格;方案3:内环3所有压杆跳格.其中,采用方案3的结构竖向位移不满足《索结构技术规程》(JGJ 257-2012)中的相关要求;除采用方案2的结构压杆内力外,采用方案1,2的结构与原结构在最大内力和位移两方面基本一致.跳格布置仅对结构在跳格处的节点位移风振系数有影响,而对内力风振系数以及非跳格处节点位移风振系数无显著影响.建议原方案、方案1和方案2的结构位移风振系数分别取1.55,1.68,1.52.3种方案的上弦索、下弦索、压杆内力风振系数分别取1.07,1.11,1.13.     

基于数值模拟的某通信塔风荷载体型系数研究

基于Fluent软件平台,采用混合网格进行划分,选用Realizable k-ε湍流模型对某移动通信塔的风场进行三维数值模拟研究,考虑风向角的变化,每隔15°模拟一次,得到通信塔各风向表面平均风压的分布结果:以此为基础,在塔体表面沿高度计算分段风压体型系数,将结果与现行规范进行比较分析并讨论模拟结果的合理性.研究分析表明,数值模拟得到风压系数随风向角的变化而变化,与规范取值吻合且略大于规范取值,为移动通信塔类结构风振计算提供合理的风压体型系数.     

大跨网架屋盖结构的风振系数计算

采用时程分析方法,在有限元建模的基础上,直接采用风洞试验的数据,以台州市体育中心为例,计算了大跨网架屋盖结构的竖向位移风振系数。计算表明,采用的方法准确、有效,从计算结果中得出了一些大跨屋面位移风振系数变化的规律。     

大跨网架屋盖结构的风振系数计算

本文采用时程分析方法,在有限元建模的基础上,直接采用风洞试验的数据,以台州市体育中心为例,计算了大跨网架屋盖结构的竖向位移风振系数。计算表明,本文采用的方法具有准确、有效的特点,从计算结果中得出了一些大跨屋面位移风振系数变化的规律。     

空间网壳结构风振系数计算分析

以某空间网壳结构为例,采用刚性模型风洞测试风压时程数据,形成有限元模型节点风荷载时程计算风振响应,从而得到风振系数.由于结构外形复杂,计算了3个方向的位移风振系数.分析表明,3个方向上屋盖风振系数随风向角变化规律类似,大拱曲边涡脱效应使得0度、180度风向角为最不利风向角.另外,比较了非线性模态叠加法与Newmark积分计算结果.表明该方法在充分选取参振振型后可快速求得风振系数,精度满足工程要求.     

高耸结构位移风振系数

为了将位移风振系数应用到高耸结构设计,本文对位移风振系数的表达式进行参数分析。研究表明,位移风振系数与结构高度、地面粗糙度有关,与结构外形及结构顶底比关系不大。将相关参数制成表格,方便应用。     

雷暴冲击风作用下输电高塔风致振动特性研究

输电高塔是风荷载较为敏感的结构,风荷载的合理选取往往成为设计的关键一环。文中以某一500kV大跨越塔为研究对象,利用混合随机模型,模拟了雷暴冲击风的三维矢量风场。建立了结构的有限元模型,得到了结构的自振频率和模态特性,并利用动力时程分析法在时域内研究了结构风致振动特性,获得结构位移和加速度的分布规律,分析了结构各高度的风振系数和建议风振系数取值。结构冲击风致振动特性可作为大跨越塔抗风设计的一种参考。     

杭州大剧院大跨椭球面屋盖和圆锥面幕墙结构的风振响应分析

本文利用刚性模型风洞试验得到的风荷载时程,对大剧院大跨椭球面屋盖和圆锥面幕墙结构进行风振响应时程分析,总结了该组合结构位移风振响应和加速度风振响应的特性.     

雷暴冲击风激励下大跨张弦桁架的振动响应分析

本文针对大跨张弦梁桁架在雷暴冲击风激励下的振动响应进行研究,为实际工程结构的抗风设计提供依据。采用混合随机模型对雷暴冲击风强风荷载进行数值模拟,其中平均风采用Wood竖直风剖面方程与Holmes经验模型模拟,脉动风采用基于Kaimal目标谱的自回归AR模型模拟。以某火车站大跨张弦桁架雨棚结构建立基准分析模型,利用时域分析方法研究不同雷暴冲击风场参数(最大风速半径,风暴移动速度,风向角)对张弦桁架位移、加速度和拉索索力等结构风振响应的影响。结果表明:在风荷载时程两个峰值位置,桁架位移达到峰值,加速度波动尤为剧烈,拉索轴力显著减小,其中,90°为拉索最不利风向角。针对雷暴冲击风中平均风速和脉动风速响应均随时间变化的特性,研究了大跨张弦桁架结构的整体风振系数计算方法,结果表明:张弦桁架除支座外各点位置对节点整体位移风振系数的影响较小,可采取统一的结构整体位移风振系数并引入安全系数对结构进行设计。