Wind-induced vibration control of Hefei TV tower with fluid viscous damper

The Hefei TV tower is taken as an analytical case to examine the control method with a fluid viscous damper under wind load fluctuation. Firstly, according to the random vibration theory, the effect of fluctuating wind on the tower can be modeled as a 19-dimensional correlated random process, and the wind-induced vibration analysis of the tower subjected to dynamic wind load was further obtained. On the basis of the others’ works, a bimodel dynamic model is proposed. Finally, a dynamic model is proposed to study the wind-induced vibration control analysis using viscous fluid dampers, and the optimal damping coefficient is obtained regarding the wind-induced response of the upper turret as optimization objectives. Analysis results show that the maximum peak response of the tower under dynamic wind load is far beyond the allowable range of the code. The wind-induced responses and the wind vibration input energy of the tower are decreased greatly by using a fluid viscous damper, and the peak acceleration responses of the upper turret is reduced by 43.4%. __________ Translated from Journal of Southeast University (Natural Science Edition), 2008, 37(6): 1018–1022 [译自: 东南大学学报(自然科学版)]     

合肥电视塔TMD风振控制的时域分析

本文对合肥电视塔进行了动力特性分析 ,同时利用仿真得到的 19维脉动风压时程样本曲线 ,对塔的振动和控制分别进行了时域分析。计算结果表明 ,利用上塔楼生活和消防水箱构成调频质量阻尼器 (TMD)对合肥电视塔的风振有明显的控制作用。最优参数的TMD可使得电视塔上塔楼峰值加速度响应下降 5 4%     

西安某科研楼顶钢结构塔楼风振控制的研究

以西安长庆石油勘探局科研楼钢结构塔楼工程为背景 ,建立了高楼屋顶上钢结构塔楼的三维空间有限元静力模型和二维串联多自由度的动力模型。讨论了高楼上高塔的振动特性以及安装粘滞性阻尼器对屋顶钢塔风响应的振动控制。研究表明 ,安装粘滞阻尼器可以有效地控制高塔在大风下的动力响应     

某钢筋混凝土结构高层钢塔风振控制及其应用

本文以西安长庆石油勘探局科研楼钢结构塔楼工程为背景,讨论了安装粘滞性阻尼器对高塔风响应的振动控制。研究表明,安装粘滞阻尼器可以有效地抑制高塔在大风下的动力响应。     

高振型对合肥电视塔风振响应的影响分析

首先根据随机振动理论 ,按照M .Shinozuka方法仿真得到了作用在合肥电视塔上的1 9维互相关的人造脉动风压时程样本曲线。然后基于振型叠加法 ,计算了合肥电视塔在脉动风荷载作用下各个振型上的时程反应 ,分析了高振型对合肥电视塔风振响应的影响程度     

调频减振系统和黏滞阻尼系统在超高层结构中风振控制性能的对比研究

超高层建筑中常用的风振控制措施主要包括调频减振系统和黏滞阻尼系统。系统地阐述了两种方案的基本原理、工程适用性以及参数取值,并结合实际项目较为全面地对比了其抗风性能。虽然调频减振系统在建筑功能的适应度上和施工可实施性上都存在一定的不足,但作为结构风振控制措施仍不失为一种可取方案。黏滞阻尼系统不但可以提升结构在风荷载下的舒适度,还能提升结构在风荷载和地震作用下的刚度和强度,适应了结构应对不同抗风设防水准的性能需求。结合高效的连接形式,黏滞阻尼系统是一种适用于高层、超高层建筑抗风的高性能且经济的减振控制措施。     

某标志塔MR-TMD减振系统风振控制分析

对某标志塔进行了动力特性分析,应用半主动质量驱动器(MR-TMD)系统,采用Matlab软件编制了半主动减振控制分析程序,分析比较了在模拟脉动风荷载作用下无控、被动TMD和MR-TMD控制下塔的响应,仿真结果表明,MR-TMD作为一种半主动质量驱动器能有效降低标志塔的风振反应。     

±800kV特高压T型长横担输电塔风振特性研究

±800kV特高压直流塔是T型长横担输电塔型,属于风敏感结构,风与结构的相互作用十分复杂,风荷载常常是设计的主要控制荷载。本文以某一±800kV直流塔为工程背景,建立了详细的有限元计算模型,获得了结构的自振动力特性。在考虑节点风荷载空间相关性的基础上,利用Kaimal谱对结构的风荷载进行了准确的数值模拟。结合动力时程积分法,计算得到了结构的风致振动响应时程。研究了结构位移平均值、位移均方根值和加速度均方根值的分布特点,同时分析了结构各层的风振系数分布特点,并与我国规范进行了对比。通过研究,揭示了直流塔的风致振动特性,结果可作为直流塔结构抗风设计的参考。     

地震作用下合肥电视塔粘滞流体阻尼器减震的优化参数分析

本文以合肥电视塔为工程背景,探讨了粘滞流体阻尼器对高耸电视塔在强震作用下地震响应的振动控制。分别进行了电视塔在EL-Centro波、Taft波和人工合成的合肥波作用下,线性粘滞流体阻尼器对合肥电视塔地震响应的控制分析,并对阻尼器的参数进行了优化设计。分析表明,采用最优参数的粘滞流体阻尼器可以明显减小电视塔的地震响应。     

一种基于可靠度分析的简化风振系数

为将风致响应分析与体系可靠性评价结合起来,提出了一种基于可靠度分析的简化风振系数。该简化风振系数通过计算出风荷载动力效应下与静风作用下结构整体最大位移或极限承载能力的比值,将动力可靠度问题转变为静力可靠度问题,方便了可靠度的求解。同时采用该简化风振系数进行分析还能给出峰值因子一个合理的取值。示例验算过程表明,该简化风振系数具有较好的效果。这为实现考虑风致响应的可靠度分析提供了一种方法。     

大跨越输电塔结构风振系数研究

在输电塔结构设计中,风振系数的取值非常重要。本文结合500kV崖门大跨越输电塔工程实例,通过输电塔结构时程分析,得到结构在风荷载作用下风振响应,统计了输电塔结构的风振系数取值,与多种现行规范进行比较,对大跨越输电塔结构抗风设计给出了建议。     

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。     

MR阻尼器对高耸结构风振反应的智能控制

介绍了MR阻尼器对高耸结构风振控制的理论与技术。在详细地说明了MR阻尼器的智能特性和力学模型的基础上,提出了MR阻尼器对高耸结构风振半主动控制的基本理论,建立了MR阻尼器对电视塔、输电线塔和桅杆等高耸结构风振半主动控制的设计方法。工程实例的设计和仿真分析表明:MR阻尼器对高耸结构风振反应的智能控制技术具有较好的减振效果,是一种具有广泛应用和推广价值的高耸结构的抗风技术。     

脱排一体式钢塔设置TMD对减轻风致振动的 控制研究

为了减轻脱排一体式钢塔的风致振动,采用调谐质量阻尼器(TMD)控制装置,对其进行风振控制研究。利用ADINA有限元软件,进行脱排一体式钢塔的风洞数值模拟与时程分析,并对脱排一体式钢塔结构进行现场实测,现场实测结果与数值模拟结果误差在15%之内,验证了数值模拟方法的准确性。根据脱排一体式钢塔的结构特性,合理设计了TMD控制装置。进行风荷载作用下设置TMD的脱排一体式钢塔时程分析,结果表明,TMD控制装置可以增加脱排一体式钢塔的等效阻尼比,有效降低脱排一体式钢塔的整体位移、加速度响应与结构底部应力响应,但会增大结构上部与中部的应力响应。TMD与主体结构相对位移较小,可对TMD控制装置进行优化设计。     

多棱插接式钢管塔风振反应时程分析

多棱插接式钢管塔具有制作安装方便、占地面积小等独特优势,正在得到越来越多的应用。但这种结构属于风敏感结构,风振特性是设计必须考虑的关键因素。钢管塔结构为空间薄壁壳体结构,其结构分析设计尤其是风振反应分析与传统的杆系塔架结构有很大的不同。本文用有限元计算得到结构的自振频率和振型,利用振型向量和模拟得到的风荷载向量,通过将动力方程转化为状态空间方程并结合MATLAB程序进行结构的风振时程反应分析,得到了一些有益的结论。     

大跨双层屋盖结构风洞试验与风振响应研究

对南太湖湿地奥体公园复杂体型体育场双层屋盖结构进行了风荷载的风洞试验与风致动力响应研究。屋盖由高低两个开口椭圆屋面叠合而成,两屋面之间设置观光走廊。利用风洞模型试验测定了双层屋盖上下表面的平均和脉动风压时程数据。通过计算分析得到了屋盖结构局部测点的极值风压以及平均风荷载整体合力与最不利风向角。然后基于有限元方法对该屋盖进行了风振响应的动力时程分析,获得了结构风振系数、等效静力风荷载的分布图以及考虑风振效应的最不利风向等数据和结论。     

基于风振舒适度的北京奥林匹克塔黏滞阻尼减振性能研究

以北京奥林匹克塔为工程背景,对其展开以舒适度为控制指标的黏滞阻尼减振性能研究。根据该多塔高耸结构的特点设计了连接桁架加腋的结构方案和不加腋的结构方案,比较分析两者之间动力特性的变化。并在连接桁架不加腋结构方案的基础上引入黏滞流体阻尼器(viscous fluid damper, VFD),对阻尼器的安装位置、装置数量等进行优化设计,形成了结构黏滞阻尼减振方案。利用风洞试验结果生成的三维风场,开展了连接桁架加腋方案、连接桁架不加腋方案和黏滞阻尼减振方案的风振响应分析,并从响应的空间分布、受风向角影响规律、时频域特性和阻尼器输出特性等方面进行分析。结果表明：相对于连接桁架不加腋方案,无论是连接桁架加腋方案还是黏滞阻尼减振方案,结构的加速度峰值响应均有不同程度的减小,其中黏滞阻尼减振方案最大衰减可达30.28%。     

通信角钢塔脉动风荷载模拟及风振响应分析

针对作用于通信角钢塔的风荷载特点,将风荷载中脉动风视为平稳的高斯随机过程.从随机理论出发,考虑空间相关性,采用谐波合成法模拟出脉动风荷载的时程曲线.所采用的人工模拟风速时程曲线可应用于一般高耸结构的脉动风荷载模拟,符合风速随机过程的一般统计特征且具有很好的随机性.最后以通信角钢塔为工程背景,建立有限元模型,采用ANSY...     

结合工程实例的扣塔脉动风荷载模拟及风振响应分析

四川合江一桥的拱肋吊装采用扣塔斜拉扣挂施工,扣塔高144.91m,风荷载是结构的重要控制荷载。采用谐波叠加法模拟作用于扣塔上的脉动风速、脉动风压、脉动风荷载时程曲线。把扣塔简化为二维串联多自由度动力学模型。采用ANSYS瞬态动力学分析模块,计算扣塔风振响应,为风振控制提供依据。     

考虑塔-线耦合作用的输电塔体系风振系数研究

考虑塔-线耦合作用的体系风振响应以及对应情况下的输电塔等效风荷载的风振系数取值是输电塔抗风设计的基础,结合某220kV输电线路一塔两线实例,通过气弹性风洞试验和有限元数值模拟的方式,研究输电塔在考虑导、地线耦合作用下的风振响应规律,计算其对应的输电塔等效风荷载的风振系数,并与我国现行规范中的相关取值进行对比,结果表明:横担和输电线的存在使得塔身中上部的风振系数明显增大,在进行输电塔设计时需考虑其影响;建议采用《建筑结构荷载规范》(GB 50009—2012)和《高耸结构设计规范》(GB50135—2006)来计算风振系数时,对横担位置进行修正或单独考虑,而《架空输电线路荷载规范》(DLT5551—2018)更适用于输电塔类结构的风振系数的计算。