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。     

大跨度屋盖结构的等效静风荷载

采用完全二次型组合(CQC)方法可以对复杂大跨度屋盖结构的风振响应做精确的分析,但由于此类结构存在模态密集、模态间耦合等问题,在等效静风荷载(ESWL)计算方面,适用于高层建筑结构顺风向抖振分析的阵风因子法对于此类结构并不适用,故ESWL的计算要复杂得多。本文结合刚性建筑模型的风洞同步多点测压试验,提出了测点影响系数(TIC)方法实现了测点风压系数向结点荷载的快捷转换,在采用CQC方法精确分析结构风振响应的基础上,将模态响应进行组合而形成一组等效的时变荷载,从而将原来复杂的动力学问题转换为简单的准静态问题,最后应用荷载响应相关(LRC)方法计算了结构的等效静风荷载。本文方法适用于任意复杂结构的ESWL计算,将其应用于某奥运场馆的风振分析和ESWL计算,结果显示了这种方法的有效性。     

大跨度拱形钢管桁架屋盖施工技术

大型空间结构施工方法的多样化和复杂化,造成施工阶段结构内力分布的复杂性和最终成型结构受力可变性。为确保工程建设安全、经济、顺利地进行,要求在结构建造过程中按照客观条件确定经济合理的施工顺序,有必要针对大型空间钢结构进行施工全过程模拟分析以了解结构在施工阶段的力学特性,同时研究结构施工过程中诸如安装方案安全性等一系列相关问题。     

大跨度混凝土楼屋盖结构的探索方向

就大跨度楼屋盖结构设计的一些情况,建议结构新形式探索的方向,推荐钢筋混凝土板壳类结构与桁架、斜拉等形式组合应用的一些思路。     

大跨度屋盖结构站房风洞试验研究

以某大跨度屋盖结构火车站风洞实验研究为例,分析大跨度三跨双坡曲面屋盖的风荷载特性,并利用刚性模型风洞试验得到的脉动压力数据进行风致振动分析,试验结果表明:在屋面边缘及屋脊附近的上吸风荷载绝对值要比屋面内部区域值大,屋面波谷区域风荷载值在-0.5~-1.0 kN/m~2范围内,悬挑位置及屋脊上吸风荷载值最大可达-5.0 kN/m~2;脉动风压系数一般在迎风屋檐附近比较大,可达0.6。研究同时表明大跨屋盖的风荷载取值受建筑外形、周边干扰、结构特性、风向等因素影响明显,需要进行全面深入的分析研究。     

大跨度空间膜结构随环境风速模态变异性分析

由于膜结构具有较强的几何非线性特性,同时受流固耦合效应的影响使其动力参数识别难度加大,基于此点,本文利用小波包、随机减量技术和Laplace小波联合方法对大跨度空间膜结构的模态参数进行了基于实测数据的识别,并进一步分析了大跨度空间膜结构模态参数随风速的变化规律及其相关性,分析结果显示,该方法可有效识别膜结构的动力参数,且具有较好的抗噪能力,对于骨架支撑式膜结构而言,由于存在气动阻尼作用,其结构自身总阻尼较常规结构为大,这有利于结构气动稳定性,但该种结构并不属于风致敏感性结构。     

大跨度复杂屋盖结构风荷载的大涡模拟

应用一种新的湍流脉动流场产生方法DSRFG(Discretizing and Synthesizing Random Flow Generation)[1]模拟风场实际的湍流边界条件,采用一种新的大涡模拟(Large Eddy Simulation,LES)的亚格子模型[2],基于Linux系统下软件平台Fluent6.3的并行计算技术,对深圳新火车站进行了数值风洞模拟。并将屋盖的平均风压、脉动风压计算结果与风洞试验数据进行了比较,表明数值模拟很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。表明本文的DSRFG方法以及新的大涡模拟亚格子模型的数值模拟技术是一种很好的预测大型、复杂结构表面风荷载的有效方法。并为进一步发展在复杂湍流环境下大跨度屋盖结构的风荷载数值风洞技术提供参考。     

大跨度封闭式柱面屋盖脉动风荷载非高斯分布试验研究

在大气边界层风洞中对一大跨度封闭式柱面屋盖结构进行刚性模型同步测压试验,获得了结构表面测点在36个风向角下的风压数据,根据测试结果对结构脉动风荷载非高斯分布规律及其形成机理进行了分析。通过对结构表面测点脉动风荷载概率密度分布曲线与标准高斯分布曲线对比分析,发现结构表面受特征湍流影响显著部位,其测点脉动风荷载非高斯分布特性比较突出;通过对测点间脉动风荷载相关性分析,发现特征湍流影响显著部位,大尺度漩涡不满足独立同分布,相关性较强,风压信号表现为非高斯特性。以试验研究为基础,通过测点脉动风荷载测试信号的斜度值和峰态值累积概率分布曲线,得到累积概率为80%对应的斜度值和峰态值,并以此为标准,划分了该柱面屋盖表面高斯与非高斯区域,发现不同风向角下,在迎风前缘来流撞击位置以及结构边角附近为非高斯区域,气流平稳位置为高斯区域。     

大跨度屋盖围护结构风荷载计算探刮——对某体育馆屋面破坏的结构计算分析

结合一般大跨屋盖结构风灾破坏的特点,对某体育馆屋面围护结构风荷载作用的计算进行了分析,并对大跨度屋盖围护结构的实用计算重点提出看法。     

基于流动控制方式的平屋盖抗风研究

文中以减弱大跨屋盖顶部前缘区域负风压,提高屋盖结构安全性为目的。将涡发生器应用于建筑屋盖结构中,期望利用涡发生器的流动控制原理扰动屋顶流场消减屋顶负风压极值,减小风吸力,提高屋盖安全性。运用数值模拟的方法,通过将涡发生器安置在平屋顶迎风面顶端进行了不同工况的对比研究,同时探讨了涡发生器尺寸参数、安置位置等参数对屋顶负风压控制效果的影响。结果表明,涡发生器安装在迎风面顶端的时,其对屋顶前缘负风压极值区域有明显抑制效果,涡发生器的流动分离抑制功能可以削弱平屋盖屋顶负风压防止屋盖掀飞破坏,为提高屋盖结构抗风安全性提供参考。     

基于现场实测数据统计的隧道围岩压力分布规律研究

 围岩压力作用模式和时空演化规律是隧道支护结构设计的核心内容,一直是地下工程界研究的热点问题之一。在总结隧道围岩压力类型和主要影响因素的基础上,通过对44座隧道91个监测断面围岩压力的统计分析,研究隧道围岩压力的总体分布特征及其与围岩级别、隧道埋深的关系,讨论竖向、侧向围岩压力及侧压力系数随隧道埋深增大的变化规律。基于现场监测数据的统计分析,研究隧道围岩压力时程变化的基本规律,将隧道围岩压力随时间变化划分为快速增长–缓慢增长–趋于稳定的3个阶段,其中快速增长阶段多集中在隧道开挖后无支护或支护结构尚未完全发挥作用的一段时间;讨论隧道围岩压力沿洞周的分布规律和不均匀系数的分布特征。研究结论为分析隧道围岩压力作用机制和完善支护结构设计方法具有一定的参考价值。     

复杂体型大跨屋盖风荷载特性研究

结合深圳市民中心风洞试验结果,分析了复杂体型大跨屋盖的平均风压及均方根风压分布特性,结果表明:风吹经屋盖上翘角部时由于流线分离所产生的漩涡,导致屋盖角部的平均风压和极值风压都远大于屋盖中部。同时还给出屋盖表面典型测点的三维功率谱,结果表明:屋盖测点风压的能量基本集中在迎风状态的低频部分,尾流和高频部分的风压能量较小。     

大跨度刚性屋盖数值模拟及女儿墙对风压影响分析

为研究不同围护结构对主体结构及自身承受风荷载的影响,对三种不同围护结构体系的平屋盖刚性模型(普通平屋盖、设女儿墙平屋盖和设悬挑平屋盖模型)的风洞试验进行CFD数值模拟,数值模拟结果与风洞试验结果吻合较好,利用建立的CFD数值模拟模型,对三种不同高度女儿墙的平屋盖刚性模型进行数值模拟分析。对不同围护结构的屋面风压分析表明:悬挑部分对主体屋面前缘风压降低效果明显;女儿墙设置可减小屋面迎风前缘与角部区域的负值风压,屋盖后部出现了局部正压。对不同高度女儿墙模型数值模拟表明:女儿墙高度主要影响屋面1/3范围内的风压、角部区域风压及屋面风压梯度,女儿墙越高,女儿墙承受风压越大,在实际工程中应考虑风压对女儿墙的不利影响。     

大跨度火车站结构的风荷载效应综合研究

大跨度结构的风荷载效应问题,给大型火车站的设计带来了较大的挑战。利用风洞试验及结构有限元计算等手段对外部自然风作用下车站的平均风荷载、风振响应进行计算与分析;利用计算流体动力学CFD软件对内部列车快速过站时列车风引起的屋盖动态风压力变化进行深入研究,得到详实的主体结构分区等效静风荷载、围护结构风荷载数据,同时对高速列车过站引发的列车风效应问题进行预测和评估,为火车站整体结构设计以及内部站台设计提供参考。     

CLP屋面板抗风承载力试验研究

简要介绍CLP屋面板的连接机理 ,通过试验分析了CLP屋面板的抗风承载力。试验结果可为CLP屋面板的设计和使用提供依据。     

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.     

大跨悬挑屋盖风压数值模拟及减风措施

运用计算流体动力学(CFD)方法进行了屋盖表面风荷载数值模拟,并与风洞试验结果进行了对比。在此基础上对加设女儿墙后的屋盖进行了CFD建模与计算,结果显示加设女儿墙可有效降低屋盖悬挑部分的最大风压和弯矩,并使屋盖上表面风压均匀化,可改善屋盖结构的受力状态。