膜结构的附加空气质量

膜结构的非线性风振响应是流固耦合的共同作用问题,其中包括膜的附加空气质量的计算。首先采用格林函数法推导了封闭式膜结构的附加空气质量acm的表达式,得到了lmacr/关于膜尺度k的变化曲线,并讨论了各种影响lmacr/取值的因素;其次,利用薄型机翼理论推导了敞开式膜结构在非定常流中的附加空气质量0am的表达式,得到了lmar/0关于膜尺度H/l的变化曲线,并讨论了各种影响lmar/0取值的因素。研究结果为膜结构非线性耦合风振响应分析奠定了基础。     

结构随机响应分析的一种直接积分法

对结构随机响应分析的数值积分方法进行了深入的研究。首先，直接从控制方程出发计算加速度，其次，给出了位移和速度的一种近似计算公式，最后，推导出响应均方值的离散计算表达式。就两个算例进行了数值仿真，结果表明该方法对于结构的随机响应分析是有效的。     

倒伞式可展索膜结构静力特性分析

倒伞式可展索膜结构是一种新型的张拉式索膜结构,它不同于现有的固定式索膜结构,具有样式新颖,结构灵活,使用方便,用途十分广阔等特点。对倒伞式可展索膜结构的静力分析原理进行了理论推导。结合算例,对该结构的静力性能做了详细的分析。对结构在恒载、预张力、风荷载和雪荷载作用下的反应进行了数值模拟,研究了倒伞式可展索膜结构在荷载作用下应力及位移的变化规律,并找出了它与现有的固定式索膜结构相比所独有的特点和优势,得出了一些适用于倒伞式可展索膜结构的主要结论。     

索膜结构的抖振动力特性研究

研究了索膜结构在脉动风作用下的动力特性。采用Wilson-q逐步积分法和Newton-Raphson迭代法推导了索膜结构在抖振力作用下的非线性动力增量平衡方程,求得结构的时程响应曲线。通过实例分析,探讨了结构参数变化对自振频率的影响;研究抖振力作用下索膜结构响应的频谱特性,从而得出索膜结构的抖振响应特性。     

边界元法在膜结构与风耦合研究中的应用

膜结构是一种风敏感性结构,结构与风的耦合作用不容忽视。本文将膜结构所处的风场简化为不可压缩势流,运用边界元法求解绕流后作用在膜结构上的风压,然后计算在风压作用下膜结构产生的变形,修正膜结构形状,再次求解变形后膜结构周围流场及作用在其上的风压,这样依次迭代,直至得到收敛的解。这种方法的有效性通过典型算例和其他方法计算结果的对比得到验证。变换膜结构的矢跨比、初始预张力及风场平均风速,研究参数变化对流固耦合的影响,为膜结构抗风研究与工程实践提供参考。     

弹簧支撑ETFE枕式膜结构分析

张拉式膜结构和充气式膜结构是ETFE薄膜结构的主要形式,该文分析了弹簧支撑ETFE枕式膜结构与传统充气式膜结构的优势,在已有的ETFE弹簧支撑枕式膜结构的基础上,通过增加拉杆和进行单个单元的拼接,对原有结构体系进行拓展。利用ANSYS对新结构体系进行了找形分析、雪荷载和风荷载下的应力分析,计算膜面应力和膜面位移,并与已有结构进行对比。     

网壳膜结构非线性地震响应分析

网壳膜结构是一种新型的杂交结构，它综合网壳结构与膜结构的诸多优点，并可跨越更大跨度。本文采用时程分析法分析，Ｋ６型钢壳膜结构的几何非线性水平震响应及竖向地震响应。得出结构的位移及风力分析规律，并与发解反应谱法的内力计算结果进行了分析，得到了一些有益的结论。     

聚氨酯/无机粒子共混平板膜的结构和性能

通过在聚氨酯膜中引入无机粒子,利用相转化湿法成膜机理,制得了一系列不同粒子含量的聚氨酯共混平板膜。通过对膜结构的对比观察和对膜纯水通量及截留性能测试,研究了无机粒子对膜结构和性能的影响。结果发现:二氧化硅的含量,不仅显著影响膜结构和性能;而且通过拉伸处理,可以获得一种新型微孔结构——相界面分离微孔。研究显示活性炭粉对聚氨酯膜结构和性能的影响明显不同于二氧化硅。     

随机波浪作用下海洋平台响应分析与结构优化设计

根据随机响应分析的确定性算法,提出了随机波浪作用下海洋平台结构响应灵敏度分析方法。采用虚拟激励算法,将随机响应灵敏度分析问题转化为稳态简谐响应分析,进一步求出结构随机响应的均值、方差、协方差等统计量的灵敏度。这一过程可直接利用响应分析的程序模块,避免计算振型导数的困难,具有较高的计算效率和精度。与差分法计算结果的比较验证了该方法的效率和精度。在此基础上,研究了随机波浪作用下海洋平台结构尺寸与形状优化方法。本文方法在有限元分析与优化设计软件系统JIFEX中实现,数值算例验证了算法的有效性。     

充气膜结构

本文简要介绍了膜结构的发展历史,论述了充气膜结构的工作机理、结构特性及发展过程。在给出充气膜结构定义的基础上,从概念上区分出气承式和气工和气胀式两种不同性质的充气膜结构。对比非充气膜结构,分析了充气膜结构的优缺点,指出了充气膜结构在我国的应用前景。     

行业标准《屋盖结构风荷载标准》的主要内容

全面介绍了新编行业规范《屋盖结构风荷载标准》的主要内容。针对多种屋盖主体结构的风振响应计算分析和抗风设计,采用平均风压与脉动风振等效静力风压之和表达主体结构的风压标准值,提出了脉动风荷载作用下结构风振响应极值的单目标、多目标等效静力荷载表达方式;采用多目标等效静力风荷载分析方法,给出了平面桁架、张弦梁、网架、球壳、柱壳、鞍形屋盖和悬挑屋盖的风振等效风压系数图表及体型系数图表。采用围护结构风压系数极值表达围护结构的风压标准值,规定了长/短时距的风压极值估计方法,给出了低矮房屋单坡/双坡类屋盖、四坡屋盖、中高层房屋屋盖、开敞屋盖、悬挑罩蓬的风压系数极值图表。《屋盖结构风荷载标准》引入屋盖主体结构风振等效风压系数和围护结构风压系数极值的概念,完善和发展了我国屋盖结构抗风设计的相关规定。     

大跨度屋盖结构等效静力风荷载中共振分量的确定方法研究

大跨度屋盖结构等效静力风荷载中的共振分量确定,包括对结构共振响应的准确计算以及如何将其等效为静力风荷载这两个主要问题。针对第一个问题,提出Ritz-POD法分析该类结构的风振响应,以解决在结构风振响应分析中存在的多振型参与结构振动且高阶振型对结构风振响应贡献可能较大这一问题;针对第二个问题,将等效静力风荷载的共振分量表示为各Ritz向量的等效惯性力的组合。对一鞍型索网结构的等效静力风荷载分布情况进行了分析;结果表明,能够有效地解决大跨度屋盖结构等效静力风荷载的确定问题。     

风荷载测试与模拟技术的回顾及展望

对大跨度桥梁、大跨空间结构、高层建筑、高耸塔桅结构等建筑物和构筑物而言，风荷载是结构抗风设计、防灾减灾分析的控制荷载之一。风与上述结构间的相互作用十分复杂，可通过风洞试验、现场实测、数值模拟等方法获取详细可靠的风荷载数据。本文简要介绍了大气边界层风特性与风荷载作用特点，回顾了结构风工程中风洞试验与现场实测的基本情况，讨论了风荷载时程的各种数值模拟技术，展望了风荷载测试与模拟技术研究的趋向。     

薄膜结构随机风场模拟和耦合风振响应分析

发展了一种以脉动风速曲线的人工模拟为基础的非线性随机振动的时域分析方法。应用自回归滑动平均(ARMA)模型对大跨度薄膜结构随机风场进行了数值仿真;采用Wilson-θ逐步积分法和Newton-Raphson迭代法推导了薄膜结构在抖振力作用下的非线性动力增量平衡方程,可考虑风与结构物的耦合作用,进一步求出结构的时程响应曲线和统计特性;对参数变化对结构抖振响应的影响进行了分析,从而分析索膜结构的抖振响应特性。     

龙卷风动态冲击高层建筑风荷载数值模拟

龙卷风具有较强的破坏力,是抗风减灾工程重要的防范对象之一。近年来,随着地球环境的恶化,龙卷风袭击大型城市的灾害时有发生,针对高层建筑的研究开始受到重视。目前对龙卷风动态冲击高层结构的研究还较少。因此,该文建立了动态运动的龙卷风风场模型,模拟了龙卷风动态冲击高层建筑结构的非定常过程,初步分析了龙卷风冲击高层建筑结构的风荷载特征及规律。结果表明:1） 该文采用的龙卷风模型及计算方法能可靠地模拟龙卷风的基本特征和荷载规律。2） 龙卷风动态冲击高层建筑,其荷载效应与建筑尺度有关。建筑尺度较小时,冲击荷载呈双峰特征,冲击效应和时变效应相对较小。相反,冲击荷载呈多峰特征,时变性强,冲击效应明显。3） 龙卷风在冲击较大尺度建筑时,主涡会发生破裂,形成多个漩涡。多漩涡及建筑尾涡相互作用和耦合是导致更大冲击效应的重要力学机制。这种力学现象在国内外龙卷风研究中尚未发现类似报道。     

高层建筑风致响应和等效静力风荷载的特征

详细讨论了高层建筑风致振动和等效静力风荷载的计算方法及其特征。将结构风致响应分解为平均响应、动力响应的背景分量和共振分量,给出了相应的计算公式;还给出了背景和共振等效静力风荷载的计算公式,提出了等效静力风荷载组合的一种简便方法,并讨论了计算背景分量的QML法和LRC法的差异。最后,以一典型高层建筑为算例,讨论了高层建筑风致响应和等效静力风荷载的主要特征。     

考虑桥梁几何非线性的风-车-桥耦合振动分析

考虑桥梁结构的几何非线性因素,建立了风及列车荷载作用下大跨度桥梁的振动分析模型。以某大跨度三拱连续钢桁梁桥为例,分析了脉动风及静风荷载的不同作用效应,风速、车速变化以及结构几何非线性对桥梁振动响应的影响。结果表明:在进行车桥耦合振动分析时要综合考虑风荷载的动力作用;几何非线性因素会影响桥梁振动的极值,但不影响其变化趋势;风速及车速变化对桥梁位移极值均有较大影响。     

局部开口对封闭柱面网壳风荷载影响

局部开口对封闭大跨度空间结构风荷载影响很大,通过刚性模型测压风洞试验对底部和顶部有局部开口的两端封闭三心圆柱面网壳结构的风荷载分布进行了研究,对比不同开口状况下结构的力系数及风荷载分布,给出了局部开口对风荷载及其分布的影响规律,如强负压区的局部开口能有效的减小结构表面的风吸力,而正压区域的局部开口会增大结构表面的风吸力,这些规律为类似结构的抗风设计及防风措施提供了合理的建议。     

自立式高耸结构风振控制方法研究

本文针对自立式高耸结构的风振控制装置及其设计方法开展研究。首先,根据自立式高耸结构的特点,设计了环形TMD、TLD和TLCD三种调频减振装置,并推导了其力学模型;随后,基于等效阻尼比的概念和我国规范的抗风设计方法,建立了自立式高耸结构风振控制的统一设计方法;最后,针对数值算例,进行了风振控制装置设计,并通过时程分析方法验证了该方法的有效性。研究结果表明,所设计的三种环形调频减振装置适用于自立式高耸结构的风振控制,建立的简化设计方法与时程分析的结果平均误差仅为5.37%,具有较高的精度,可用于自立式高耸结构的风振控制设计。