大跨度屋盖风压分布实测研究

近年来,围绕大跨度空间结构的风场特性研究、风振研究逐渐成为土木工程学科的热点研究方向,虽然取得了不少成果,但大多是建立在数值模拟分析基础上,少量学者进行了风洞试验研究。虽然风洞试验可以方便地模拟不同工况条件下的风环境和结构风振响应,但在真实建筑与模型相似比问题上又会使试验结果与真实数据之间存在一定误差,鉴于此,通过实测手段采集到了大跨度空间结构屋盖上方的风速、风向和风压数据,并基于实测数据,对其风荷载的湍流强度、积分尺度、阵风因子、风压分布、风速风向联合分布等指标进行了细致分析,分析结果真实可靠。     

大跨度屋盖结构抗风研究现状分析

对大跨度屋盖结构抗风研究现状进行分析,分别阐述相关风振响应计算方法和静力等效风荷载方法,并对其存在的问题进行分析.     

体育场悬挑屋盖结构风压特性研究

结合一大跨度悬挑屋盖结构的刚性模型风洞试验,研究不同屋盖倾角、不同风向及看台后部是否开敞等因素对屋面平均风压分布特性的影响。在总结上述分析结果的基础上,将屋盖风压近似简化为二维形式,对屋盖跨向风荷载进行分段描述,供抗风设计参考。     

屋盖倾角对悬挑曲面屋盖风压特性的影响

以体育馆的悬挑曲面屋盖为研究对象,基于风洞试验测试了三种不同倾角屋盖的风压特性,对比分析了屋盖倾角对风压分布及平均、极小风压系数的影响。结果表明:屋盖倾角变化对其平均和极小风压系数的影响显著,尤其是受锥形涡或分离、再附流影响的屋盖局部区域,但风压变化规律受测点的相对位置、屋盖跨度、初始倾角等影响;三种不同倾角屋盖的最不利风压系数极值均位于屋盖角区前端,屋盖倾角渐次增大后的模型M2、M3,其最不利平均风压系数极值较模型M1分别增大7.1%、13.8%,最不利负风压系数极值较模型M1分别增大15.0%、11.0%;受锥形涡分离再附主导影响的屋盖角区,随屋盖倾角增大,其迎风边缘与再附区的风压系数整体上变化趋势一致,即最不利平均风压系数逐渐增大,最不利负风压系数先增大而后少许减小;受分离流或再附流主导影响的其他屋盖区域,其最不利平均、负风压系数随屋盖倾角变化的规律性较差,需分区单独分析。     

大跨度屋盖结构抗风软件平台构建

基于同济大学土木工程防灾国家重点实验室结构风工程课题组完成的大量的大跨度屋盖结构风洞试验,使用网页设计语言和Matlab语言构建了大跨度屋盖结构抗风软件平台。介绍了抗风软件平台的开发背景、工作原理、数据处理方法、组成结构和使用方法。抗风软件平台收录了部分大跨度屋盖结构的风洞试验数据和悬臂弧形挑篷的抗风研究成果,同时还集成了本课题组开发的悬臂弧形挑篷等效静力风荷载计算软件。     

北京新机场航站楼局部屋盖风压试验研究

针对北京新机场航站楼的风压问题,采用刚性模型测压试验的方法,对试验所得风压系数与规范中局部体型系数进行分析,达到了检验规范计算方法对此类屋盖的适用性的目的。     

大跨度屋盖结构极值风压概率分布特征研究

对两类典型的大跨度屋盖结构形式（球面屋盖和柱面屋盖）分别进行了超过1 000次的重复采样风洞试验,基于所获得的大量极值风压样本,运用广义极值理论和极大似然估计方法系统分析了极值风压的概率分布特征。研究表明：广义极值分布是描述极值风压概率分布的理想模型,多数区域极值风压符合极值Ⅲ型分布,少数尾流区测点极值风压符合极值Ⅰ型和Ⅱ型分布,且极值Ⅱ型分布区域对应的极值风压离散性更强。利用概率分析方法对传统的极值风压估算方法,即峰值因子法的保证率进行了检验,结果表明：峰值因子法无法给出具有一致保证率的极值风压分布,且低估了极值Ⅱ型分布区的最不利负压,误差率在20%~30%之间;应用概率分析方法可以获得具有确定保证率的极值风压,进而从概率意义上对局部极值风压的取值进行合理评估。     

空间张弦屋盖的抗风优化设计

目前对风敏感结构的抗风优化设计研究集中于高层建筑结构,而大跨屋盖结构的风场和风振响应更加复杂.以广州国际会展中心的空间张弦屋盖为研究对象,基于风洞试验数据得到屋盖上的等效静力风荷载,进一步基于ANSYS一阶算法进行抗风优化计算.研究表明,抗风优化使构件总体积降低了大约30％,同时结构的整体强度和刚度得到有效提高,各构件间的受力更加协调,屋盖上位移分布更加均匀.     

大跨度屋盖结构的多级抗风设计

结合风灾破坏的实地调查结果,对我国荷载规范中基本风压的取值规定进行了探讨;借鉴建筑抗震设计标准和规范,提出适合于大跨度屋盖的多级抗风设防标准和设计方法,并结合北京奥运乒乓球馆屋盖结构进行了抗风分析,得到的主要结论是:基本风压的取值决定了建筑物抗风设防的标准;现行规范中我国部分地区的基本风压取值有所偏低;对于大跨度屋盖结构而言,可以引入抗震设计思想和方法,进行多级抗风分析与设计。最后探讨了一些适合大跨度屋盖的抗风概念设计方法,以供设计和建造时参考。     

大跨屋盖结构风洞试验的风压极值研究

大跨屋盖结构广泛被应用,风荷载是该类大跨度屋盖结构设计需考虑的一个重要的荷载。而风荷载通常基于风洞试验获取表面风压时程,进而基于表面风荷载得到极值概率模型。以1:200缩尺比的刚性模型进行多次独立重复采样风洞试验,以获得大量试验数据,用于更好地拟合极值概率分布。得出极小值更符合广义极值分布,而极大值有一部分符合极值Ⅰ型分布。根据得出的极值分布,估计出任意保证率的分位数估计极值,为大跨屋盖极值风荷载设计提供理论参考。