开合屋盖结构

开合屋盖建筑是一种新型的建筑结构形式，近年来得到了很大的发展，与常规建筑相比有其独特的优势，现已成为现代体育建筑的主要发展趋势之一。目前，我国还未实现大、中型开合建筑零的突破，研究性文章仅有几篇。本文从开合建筑特点、现状、研究水平等方面进行了分析研究。     

大跨屋盖结构风振响应参数灵敏度分析

对典型大跨屋盖结构风振响应开展参数灵敏度研究,目的是定量评估各种不确定因素对结构风振响应不确定性的贡献率,获得不确定性在风荷载与风振响应间的传递规律。首先结合Sobol'方差分解法和拉丁超立方抽样技术建立适用于大跨屋盖结构的全局灵敏度分析方法,通过多次采样风洞试验获得大量脉动风荷载时程,作为灵敏度分析的输入变量。合理建立结构参数概率统计模型,分别应用局部和全局灵敏度分析方法对典型大跨屋盖结构极值风振响应进行了参数灵敏度分析,研究发现：多个参数共同随机变化时,结构极值风振响应近似服从广义极值分布;结构风振响应的不确定性主要受风荷载不确定性控制;结构风振响应的参数灵敏度与共振响应在总响应中的比重有关,共振响应占比越大,结构对风荷载越敏感。     

筒式冷却机还原铁球团径向运动模拟仿真

针对直接还原铁回转筒式冷却机雾化喷嘴最佳布设区域设计问题,采用二维离散有限元方法,建立回转筒式冷却机断面还原铁球团运动模型,分析回转筒体在不同转速、填充率、物料粒径和导料板数量下,还原铁球团在断面的运动规律和动态休止角,并依据回转筒式冷却机内部平板型导料板的分布,求取还原铁球团与筒体的接触区域,为雾化喷嘴最佳布设区域设计提供设计参考。结果表明:筒式冷却机内颗粒物料在稳定运动阶段作滚落运动;提高筒体转速会使得颗粒物料的休止角增大;增加导料板和增大物料粒径可以改善颗粒物料在筒体内的运动状态;物料填充率的变化对实验结果影响不明显。     

拱形屋盖结构不平衡雪荷载的模拟研究

该文利用基于有限面元(Finite Area Element,FAE)方法对拱形屋面的不均匀积雪荷载进行了研究。首先设计制作了缩尺比为1∶100、矢跨比为0.125的拱形屋面风洞试验模型,通过风洞试验测得屋面平均风速大小,结合CFD数值模拟确定平均风速方向,再基于FAE方法利用风速-雪通量经验公式计算得到屋面的积雪分布系数;并分析了不同风速和不同风向角对屋面积雪分布系数及不平衡雪荷载的影响。其次,对基于FAE方法计算得到的积雪分布系数、基于两相流的CFD数值模拟结果以及我国现行《建筑结构荷载规范》GB 50009-2012的结果进行了比较。最后,总结了屋面雪荷载分布规律,给出了针对这类大跨结构雪荷载设计的一些建议。     

热成型机开合模机构的设计及运动仿真

通过对热成型机开合模机构工作原理的分析,设计了一种新的凸轮曲柄连杆开合模机构,同时对凸轮曲柄连杆开合模机构进行了运动学及动力学分析,给出了凸轮曲柄连杆开合模机构的位移、速度及加速度的设计方程和仿真曲线,验证了该凸轮曲柄连杆机构设计的合理性。     

雷暴风激励下简支梁式屋盖结构的风振响应参数化分析

基于时域分析方法对简支梁式屋盖结构在雷暴冲击风作用下的风振响应进行参数化研究。利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,谱分析结果表明雷暴风模拟结果具有较好的精度;分析了结构主要参数和雷暴风参数对结构风振响应的影响,结果表明:结构刚度、跨度、最大风速半径及风暴移动速度对结构的风振响应影响较大。针对雷暴风中平均风和脉动风响应均随时间变化的特性,采用基于包络概念的整体风振系数计算方法,分别研究了不同参数下的整体位移风振系数和整体荷载风振系数,结果表明,采用结构整体位移风振系数进行雷暴风等效静风荷载分析具有更高的精度。     

钢筋混凝土高层建筑超长结构屋盖温度场的理论分析

本文根据钢筋混凝土高层建筑超长结构无缝设计的特点，对其意义和主要技术难点进行了分析，提出了一维非稳态温度场的分析模型，并进行了实际工程的屋盖温度场的数值计算，计算结果表明，性能可靠的保温隔热材料的正确使用和其它建筑物裂缝控制技术措施的有效实施和保证，建筑物超长无缝设计的结构裂缝问题是可以得到控制的。     

大跨度钢筋混凝土楼屋盖结构形式选优

对大跨度钢筋混凝土楼屋盖两种结构布置方案进行分析比较,得出其中较为经济合理的结构布置方案,以达到优化设计之目的。     

国家体育场屋盖结构风振响应的时域分析

以国家体育场大跨屋盖结构风振响应的计算分析为研究对象,提出了在时域内计算振型能量参与系数的方法,并采用振型能量累积参与系数选择主导振型;提出了利用主导振型响应的协方差计算结构节点的方差响应以及峰值因子的方法。计算结果表明,基于振型时程积分法的风振响应计算方法及响应统计分析方法既显著提高了计算效率又保证了计算结果的精度。     

大跨半钢板混凝土屋盖的施工模拟与分析

半钢板混凝土(HSC)屋盖在施工时,先以钢板为混凝土浇筑的模板和支撑,此时混凝土和钢筋的重量及施工荷载均由钢板承担,待混凝土硬化与钢筋和钢板成为一体后,三者共同承受外力作用。该文采用生死单元和追踪单元技术模拟了这个施工过程。首先,建立了大跨半钢板混凝土组合梁的数值模型,对典型构件的试验进行了模拟,检验了结构建模的有效性和粘结滑移的影响。在此基础上应用生死单元和追踪单元技术对直接成型梁试件和分阶段叠合成型梁试件的力学性能进行了对比研究。结果表明,考虑施工过程的大跨半钢板混凝土梁在加载初期刚度和后期承载力略有减小,施工过程仅增加了最终的构件变形。最后,对屋盖体系进行了模拟,研究了该屋盖体系在正常使用状态下的受力和变形,为该类屋盖结构提供设计依据。     

井冈山机场航站楼屋盖表面风压的数值模拟及试验研究

采用数值模拟方法对井冈山机场航站楼屋盖结构在近地风作用下的表面风压进行了计算,并在边界层风洞中对该屋盖的表面风压进行了模型试验测定.数值模拟基于稳态的Reynolds时均Navier-Stokes方程,运用了标准k-ε湍流封闭模型.将计算得到的风压系数值与风洞试验值作了比较,结果表明数值模拟较好地反映了大跨度屋盖表面风压的分布情况,由其得到的风压系数与风洞试验数据有较好的吻合.     

大跨屋盖结构等效静风荷载研究

等效静风荷载为大跨屋盖结构设计提供了处理时空变化动力风荷载的有效途径。从两个方案对等效静风荷载研究,一种方案是采用模态等效静风荷载组合法,另一方案采用共振响应分量对应的模态等效静风荷载与本征正交分解法(POD)简化的荷载响应相关法(LRC)计算的背景等效静风荷载组合法,两个方案中通过加权因子考虑模态耦合项的影响。利用风洞试验同步测量单层柱面网壳结构的风压数据,根据完全二次型组合法(CQC)和平方总和开方法(SRSS)计算风致响应,结果表明模态耦合项可以忽略,仅选取前几阶模态即可获得准确响应结果。等效静风荷载计算的响应结果与CQC法计算结果进行校核。等效静风荷载确定两方案对比分析显示,第一种方案是非常有效、实用的确定等效静风荷载的方法,而第二个方案有助于分别对背景和共振等效静风荷载研究。     

国家体育场大跨度屋盖结构风场实测研究

通过自主开发的基于无线传感技术的土木工程结构风场实测系统,对国家体育场大跨度屋盖上的风速风向进行了监测,获得了屋盖上的风场实测数据。经过对实测数据的分析,得到了平均风速和风向、阵风系数、湍流度以及脉动风速功率谱等风特性参数,分析结果表明大跨度屋盖上风场与自然来流特性存在较大差别,表现为非高斯特性明显﹑湍流度较大﹑脉动风速功率谱在较高频率处达到峰值﹑空间上不同点脉动特性相关度较弱;本文从实测角度上证明了大跨度屋盖结构不适用准定常假定     

典型形式大跨度屋盖风雪漂移的数值模拟

近年来,因积雪的不均匀分布造成大跨度屋盖坍塌的事故已屡见不鲜,这主要是由于屋盖上的积雪在风力作用下发生复杂的风雪运动,从而造成大跨度屋盖表面积雪的不均匀分布,正确预测大跨度屋盖上的积雪分布有着非常重要的意义。基于Mixture多相流模型和k-kl-ω模型对几种典型形式大跨度屋盖的风雪漂移进行了数值模拟,探讨了不同形式屋盖的积雪分布规律,研究了风向角、矢跨比对屋面积雪分布的影响,并将平屋盖和拱形屋盖数值模拟结果与规范进行了对比分析。     

滚切机运动参数分析建模及控制仿真研究

针对滚切机工作过程中电机需要不断加减速满足切纸的要求并由此带来大量的功率消耗问题,通过对滚切机运动的分析,建立滚子运动参数及相关结构参数与功耗关系的数学模型,在模型的基础上采用ADAMS和Simulink仿真软件进行运动和控制的联合仿真,发现当滚子偏转角从2°变为1.5°时,整机功率增加一倍多,通过调整控制器中的PID参数,滚子角速度输出产生明显变化,而其他控制器参数的变化对输出的影响甚微。通过模型可以快速实现瓦楞生产线的节能降耗以及滚切机结构参数的优化设计。     

大跨圆拱屋盖结构的风致响应分析

大跨屋盖特征值问题的求解是结构动力响应分析中最繁琐的一个环节，而且一些对结构响应贡献较大的高阶模态容易在传统的模态叠加法中被忽略。本文以典型的大跨圆拱屋盖为例，将里兹向量直接叠加法应用于屋盖系统特征值问题计算和风致响应分析，其特点是在误差逼近的基础上自动生成一组正交的里兹向量并用于缩减系统自由度数。与传统模态叠加法算得的结果相比，里兹向量直接叠加法只用很少数目的向量就可以得到较精确的结果，而且高阶模态的贡献不会被忽略。该方法不仅大幅度地减少了机时，而且提供了动力分析的误差估计。     

对悬索屋盖结构中圈梁的改进设计

圈梁结构的力学性能是限制悬过屋盖跨度增大的主要因素之一，有一个受力好的圈梁，才可能设计出跨度更大的悬索屋盖结构。本文提出一种新型的圈梁结构形式－双层双圈空间桁架式钢筋砼曲线圈梁，经计算分析，此种圈梁具有抗弯性能好，绝大部分梁上仅受压应力作用，变形小，自重轻，造价低等优点。     

大跨度索膜屋盖结构的风振系数研究

索膜屋盖结构重量轻、柔度大、阻尼小,风荷载成为外力作用的主要因素。在索膜结构设计中,风振系数成为确定结构风荷载的主要参数。本文首先讨论了风振响应统计量与风振系数的概念,然后提出采用非线性有限元分析与人工神经网络相结合的新方法,寻找风振系数与平均风速以及与索膜预张力之间的关系。以一个大型索膜屋盖结构为例进行了分析,验证了本文方法的有效性。获得了风振系数随平均风速和索膜张力变化的规律,为索膜结构抗风设计提供了科学依据。     

雷暴风激励下简支梁式屋盖结构的风振响应参数化分析EI北大核心CSCD

基于时域分析方法对简支梁式屋盖结构在雷暴冲击风作用下的风振响应进行参数化研究。利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,谱分析结果表明雷暴风模拟结果具有较好的精度;分析了结构主要参数和雷暴风参数对结构风振响应的影响,结果表明:结构刚度、跨度、最大风速半径及风暴移动速度对结构的风振响应影响较大。针对雷暴风中平均风和脉动风响应均随时间变化的特性,采用基于包络概念的整体风振系数计算方法,分别研究了不同参数下的整体位移风振系数和整体荷载风振系数,结果表明,采用结构整体位移风振系数进行雷暴风等效静风荷载分析具有更高的精度。     

体育场主看台悬挑屋盖表面风压的数值模拟

采用数值模拟方法对体育场主看台悬挑屋盖结构的表面风压分布进行了预测和分析。为验证数值模拟的准确性,首先对一具有风压风洞试验结果的主看台平屋盖结构进行了计算,计算结果与风洞试验结果作了比较。然后对浙江温州地区一主看台悬挑屋盖结构进行了数值模拟,考虑了屋盖倾角为0°和16°两种情况;通过对两个最不利风向角0°和180°的模拟结果的分析和比较,提出了这类屋盖表面风压的简化分布规律和计算方法,并与国外相关规范建议的公式作了比较。该简化计算方法可直接供同类结构抗风设计参考和应用。