基于广义回归神经网络的大跨度球面屋盖风荷载预测及其应用

大跨度屋盖结构脉动风荷载特性复杂,一般需要通过风洞试验确定。典型屋盖的风洞试验数据的积累为相似体型屋盖结构风荷载取值提供了依据。为拓展典型屋盖风洞试验数据的应用范围,基于广义回归神经网络,结合典型球面屋盖系列风洞试验建立了大跨度球面屋盖的风荷载预测模型。其中,风荷载由平均风压系数、脉动风压系数、偏度、峰度、3个自功率谱密度参数(包括高频段衰减斜率、无量纲谱峰值和无量纲峰值频率)以及互功率谱密度相干指数8个特征参数描述。通过交叉验证和试算确定了广义回归神经网络模型中的平滑因子取值。以安庆电厂球面网壳结构为例进行了风荷载预测,通过对比预测风荷载与风洞试验得到的风振分析结果,验证了预测方法的可行性。     

大跨度双曲混凝土双曲组合扭壳屋盖表面风压系数试验研究

大跨度双曲混凝土组合扭壳屋盖结构具有质量轻、柔性大、阻尼小等特点,风荷载是其结构设计的控制荷载.由于建筑造型的要求,大跨度双曲混凝土屋盖结构往往具有复杂的外型,现行的荷载规范很难确定屋盖表面的风压分布,一般是通过风洞测压试验获得屋盖表面的风压.本文较为详细地介绍了具体试验方法和理论分析方法,并通过对大跨度双曲混凝土组合扭壳屋盖表面风压系数的测定和风洞试验结果的分析,说明了利用风洞试验测量其表面风荷载的必要性,得到其风压分布的复杂特征,为大跨度混凝土屋盖的结构设计提供参考.     

计算机技术在大跨度屋盖结构风洞试验数据处理中的应用

针对风洞试验数据处理的复杂性,利用ObjectArx,SAP2000 API以及VC++与MATLAB混合编程技术开发了大跨度屋盖结构风洞试验数据处理系统。系统将MATLAB软件强大的数值分析和图形显示的能力内嵌到VC环境中,用VC友好的人机交互界面实现了大跨度屋盖结构风洞试验数据处理和图形显示一体化,并借助SAP2000API实现了对SAP2000前处理的二次开发,极大地提高了风洞试验数据处理的效率。最后,以北京铁路枢纽丰台站风洞试验数据为例,对该数据处理系统进行了应用验证。     

大跨度空间结构环境风场特性实测研究

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,虽然获得了不少成果,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,对其风荷载的风速、风向、湍流强度、积分尺度、脉动风压、风压相关性等指标进行了细致分析,分析结果真实可靠地说明了其屋盖上方的风场特征,对于大跨度空间结构的风振研究具有十分重要的意义。     

大跨度屋盖结构台风效应的风洞试验与实测

为研究台风风场高湍流特性对大跨度屋盖结构风压分布的影响,依据台风"海葵"的实测风速时程,确定了风洞试验中模拟台风风场的风剖面,进行了台风风场下某体育馆屋盖的测压风洞试验。考察了台风风场下大跨度屋盖结构的风压分布特性,并与常规B类风场下的风压数据以及实测风压数据进行对比,研究了台风效应对大跨度屋盖结构风压分布的影响。研究表明,台风风场和常规B类风场下的平均风压系数以及脉动风压系数的分布规律基本相似,但台风风场下的风压数值较常规B类风场大,而且更接近于实测风压值。     

大跨屋盖结构的风荷载的分布规律

本文以1:200几何缩尺比的刚性模型进行风洞试验,基于相应的风洞试验数据处理方法,研究了大跨度平屋盖表面风压分布特征,给出了风压系数分布规律。得出,屋面的风压系数以吸力为主,气流在屋面前缘发生分离,发生分离后产生了旋涡脱落与再附。     

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。     

一大跨度悬挑雨篷的风荷载及开洞比较

对一座将建于强风区的悬挑屋盖(雨篷)结构模型进行了风洞试验,研究了大跨度悬挑屋盖上的风荷载特性。不同工况下屋盖表面的风压分布特性表明,周边建筑对所测建筑的风荷载有较大的干扰影响。还研究了在顶部开洞情况下屋盖表面的风压分布特性,结果表明开洞后屋盖上的风压有一定程度的降低。     

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。     

大跨度可开合空间网架屋盖风致效应

大跨度屋盖结构作为风敏感性较强的结构,风荷载是其控制荷载之一,可开合屋盖由于外形和结构的多变性,其风致效应更为复杂.以某大跨度可开合空间网架屋盖结构为研究对象,利用刚性测压风洞试验实测了屋盖内外表面的风压系数,对比了开合状态下屋盖表面风压的分布特征.基于本征正交分解(POD)及瞬态动力有限元分析,得到屋面节点的位移响应...     

基于风雪联合试验系统的风致雪漂移试验相似准则研究

风致雪漂移现象导致了建筑屋面积雪的不均匀分布，给建筑结构带来了巨大的安全隐患。风洞试验是研究风致雪漂移的主要方法之一，而相似准则是进行风洞试验的基础，文中对Kind、Iversen和Tabler提出的相似理论进行了介绍，并归类整理了目前国内外学者主要采用的相似参数，包括弗劳德数、雷诺数、时间相似参数、速度相似参数等。应用哈尔滨工业大学自主研发的风雪联合试验系统，以日本学者Oikawa完成的户外实测作为参照原型，以边长0.5m立方体为试验模型，人造雪作为模拟颗粒，并在充分考虑不同相似参数的特点基础上，基于优选的相似参数进行了缩尺试验。根据实测结果与缩尺试验结果对比与分析发现，应用基于跃移层质量传输率相似的相似准则所得试验结果的侵蚀区和堆积区与实测结果吻合较好，精确地还原了实测结果的积雪分布形状，且以实测原型的平均风速为标准得出的试验结果优于以实测原型的最大风速为标准的试验结果。     

大跨屋盖结构风压分布特性的模糊神经网络预测

针对影响大跨屋盖结构风荷载分布特征的诸多复杂因素,并结合深圳会议展览中心风洞试验项目的研究,本文应用模糊神经网络方法,成功地预测了大跨屋盖结构的风压分布特性。研究结果表明,采用该方法可以综合考虑各种因素的影响,并十分有效、简捷地处理常规方法难以解决的问题,进一步的应用表明这种方法可以用于其它类型建筑物风洞试验的数据处理和风压分布预测。     

大型体育场主看台挑篷抗风研究现状及展望

大型体育场主看台挑篷是典型的风敏感结构,挑篷上的风荷载和由此诱发的挑篷的风致振动常常是控制结构安全性的主要因素,本系统回顾了国内外在体育场主看台挑篷抗风研究领域的进展,主要涉及刚性模型测压试验研究、气弹模型试验研究、现场实测、风振响应计算和现有规范等方面,并对进一步的研究方向提出建议。     

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。     

基于突变理论的采空区重叠顶板稳定性强度折减法及应用

 建立基于突变理论的采空区重叠顶板稳定性强度折减法,研究重叠顶板的安全储备。提出采空区重叠顶板安全系数的概念,通过不断折减重叠顶板强度参数,得到不同折减系数下重叠顶板中点的竖向位移序列,建立其竖向位移序列与折减系数的尖点突变模型,以此作为采空区重叠顶板是否失稳的判据。以双层长方体采空区重叠顶板为例,得到不同顶板跨度下,重叠顶板安全系数和厚跨比之间的对数拟合函数,表明重叠顶板安全系数受顶板厚跨比和跨度双重影响。采用基于突变理论的采空区重叠顶板稳定性强度折减法对多层采空区重叠顶板进行稳定性分析,得出上层采空区重叠顶板不稳定会促使下层采空区重叠顶板向不稳定演化。对高峰矿区105#矿体多层复杂采空区重叠顶板稳定性进行分析后可知：除1#,2#采空区重叠顶板外,其余重叠顶板基本稳定,其安全系数在1.50以上。基于突变理论的采空区重叠顶板稳定性强度折减法为研究采空区稳定性提供一种新的研究途径。     

大跨度空间结构的工程实践与学科发展

本文系统总结了近年来我国空间结构的工程实践与学科发展的进展、趋势及新的科学问题,主要内容包括：空间结构形体的优化、深化、改进与创新;空间结构节点的破坏机理、弹塑性分析与极限承载力;空间结构向超大跨度结构发展;从较重的屋盖结构体系向轻型的屋盖结构体系发展,从刚性结构体系向柔性结构体系发展;索穹顶结构的研究与开发;大型空间结构施工全过程模拟与施工方法创新;从固定屋盖结构向可开启结构发展;空间结构从单一的设计技术向制造信息化集成技术发展;空间结构理论研究发展;空间结构的健康监测和加固技术开发应用.最后提出了为进一步促进我国大跨度空间结构的应用发展而应当研究、深化和开发的学科课题.     

大跨度屋面风压分布的插值计算方法

大跨度结构由于跨度大、体型复杂等特点,风流经过时会产生复杂的气流分离和再附着,因而其表面上的风压分布较为复杂．刚性模型试验是测量大跨度屋面结构风压分布较有效的方法,但是刚性模型试验只能布置有限的测点,得出有限测点的风压系数．本利用二元函数和多元函数的分段低次插值方法,求出风压系数分布的插值函数,进而反映整个屋面的风压分布情况,此方法能避免高阶插值方法带来的“龙格”现象;利用外插技术可以处理边缘部位和不规则的平面形状;并且通过坐标变换或投影平面代替曲面等方法可以处理球壳及曲面屋盖的风压分布插值计算。     

某复杂大跨度站房屋盖结构静力加载试验模型设计

主次桁架、变椭圆截面钢斜柱、钢管格构式斜柱、单层椭球壳和鱼眼形结构共同组成了一复杂大跨度站房屋盖结构。为进一步了解结构的力学性能,对该结构进行了试验模型设计并完成了模型静力加载试验。模型设计过程中,在结构纵向截取有代表性的基本单元,其涵盖了屋盖的主要结构特征,并制作了1∶20的大比例缩尺模型。在模型设计中利用相似原理进行了各参数相似比的确定,然后进行了屋盖结构与下部结构间的支座条件模拟。为验证缩尺模型的合理性,对实际模型与试验模型采用有限元软件进行了相似原理验证。验证结果表明:缩尺结构模型能够反应实际结构的基本受力性能。该文的研究成果可为类似工程的模型试验设计与制作提供参考。     

双拱大跨屋盖结构风载的数值模拟研究

双拱大跨度网架屋盖结构由于体表为复杂曲面,其风荷载的确定不能仅参考我国建筑结构荷载规范中对风荷载的相关规定,风荷载的确定需要借助于其他手段。CFD数值模拟风洞是近年来发展起来的一种风荷载研究手段,基于ANSYS-CFX 12流体动力学软件,利用雷诺应力（RSM）湍流模型对一双拱大跨度屋盖结构上平均风载体型系数进行数值模...     

多边形坡屋顶屋脊线的递归算法

坡屋顶是比较常见的一种屋面构造形式。在建筑结构CAD辅助设计软件中,自动生成坡屋顶是一项必要的功能。坡屋顶尽管有多种形式,但其基础算法却大同小异。本文探讨的是最有代表性的一类坡屋顶的屋脊线算法问题。坡屋顶的底边可为简单规则的四边形、六边形,但也可能为任意的复杂多边形。根据坡屋顶的底边及坡屋面的倾角求坡屋顶的屋脊线是相对较复杂的几何问题。经过尝试,本文针对这个问题找到了一种非常简明有效的递归算法,该算法主要基于试探性的解题路线和屋脊线无交叉的有效性判断准则,很适于在计算机上编程实现。坡屋顶的屋脊线算法已有不止一种,本文的新意在于算法的简练。若把这种思路在类似问题中加以扩展,也很容易应用在其它一些建筑几何问题的算法处理上。