单向张拉膜结构气弹模型试验研究

在均匀流场中进行开敞式单向张拉膜结构气弹模型风洞试验,研究膜结构的流固耦合机理。研究表明：膜的气弹失稳主要由涡激共振引起,膜结构在风荷载作用下变形到平衡位置并围绕该平衡位置进行振动,特定风速下,流体流经平衡位置会产生旋涡。低风速下,膜以一阶模态为主振动,流场中没有任何旋涡;超过一定风速后,振动中出现了某高阶模态的响应,流场中也出现了与该阶模态主频接近的旋涡;随着风速的增大,旋涡的主频与该阶模态频率的差别越来越小进而变化到相等,后又变化到差别越来越大,导致该阶模态的共振响应越来越弱直至消失;随着风速的继续增大,旋涡的频率会与膜的其他阶模态基频接近,导致结构发生其他阶模态的涡激共振。这种涡激共振是一种周期性振荡式失稳,结构的无量纲第一临界风速约为0.84,第二临界风速约为2.27。     

某张拉膜结构事故及其原因分析和处理

结合某张拉膜结构的工程事故,介绍该工程在施工过程中出现的问题,提出防治处理措施,给同类工程提供有益的参考。     

世博轴膜结构气弹模型风洞试验酮夯

世博轴膜结构是典型的风敏感结构.气动弹性模型风洞试验是研究其风振响应的有效方法,但由于膜结构质量轻、刚度小,目前在实际抗风研究中很少应用.为此,以世博轴膜结构为对象,通过风洞试验进一步了解了大跨度膜结构的风振响应特性,获得了这类结构的风振系数.     

缆索承重桥并列索尾流致气弹失稳研究

为了研究表面粗糙度和雷诺数对并列索尾流致气弹失稳的影响规律,以圆心间距为4D(D为圆柱直径)的双圆柱为研究对象,通过风洞试验,在风向角α=0°～20°、雷诺数Re=18000～168800,研究下游圆柱发生尾流失稳的起振条件、振动幅度及运动轨迹等振动特性,分析增大阻尼比对尾流失稳的减振效果,探讨了圆柱表面粗糙度和雷诺数对尾流失稳的作用效应。研究表明,下游圆柱在不同的风向角及风速条件下会出现尾流驰振和尾流颤振2种气弹失稳形式;增大阻尼比对尾流驰振有明显的减振效果,但对尾流颤振的影响较小。尾流致气弹失稳有明显的雷诺数效应,随着雷诺数的增大,下游圆柱的振动形式会由尾流驰振转变为尾流颤振。增加上游圆柱表面粗糙度对下游圆柱气弹失稳的影响较小;而增大下游圆柱表面粗糙度,则会明显降低下游圆柱出现尾流失稳的可能性,并会使发散性振动转变为\"限幅限速\"振动。     

索膜结构风振响应中的气弹耦合效应研究

大跨度张力结构（以索膜结构为代表）的风振性能研究一直是结构风工程领域的热点问题之一,特别是涉及到对风-结构的气弹耦合效应估算时,因其具有较大的理论难度,至今尚未得到较好解决。本文首先对索膜结构风振分析问题的特点和一些主要研究方法进行了评述,然后着重介绍了目前在考虑气弹耦合效应时的索膜结构风振性能研究进展情况,最后对进一步的研究工作提出了展望。研究表明,大跨度张拉结构与风的动力耦合作用与桥梁和高层结构相比并不完全相同,而是具有明显的自身特点,这对于今后的研究方向和研究重点具有重要的指导意义。     

某体育场气弹模型风洞试验研究

大跨度体育场屋盖是风敏感性结构,由于气动弹性模型的设计和制作存在较大难度,所以此类结构的气弹模型风洞试验研究较少.以一实际体育场为对象,成功设计并制作了其结构的气动弹性模型,并对其进行了风洞试验,测试了该大跨屋盖结构的气动位移响应随风向角和风速的变化关系.此外,试验还对该气弹模型布置了测压点,对比了气弹模型测压与刚性模...     

大空间张拉膜结构体系的受力特征和构造

当前,一种新的空间结构体系——张拉膜结构体系逐渐发展成熟。其无论在材料特性方面,还是受力特性等方面均与传统大空间覆盖结构体系均有着明显的区别。意大利著名的建筑师、工程师奈尔维曾经说过：“最带技术性的,最基本的结构特征——稳定性——通过应用各种建筑方法以保障其稳定性,也大大有助于取得确定的、理想的建筑艺术效果。”张拉膜结构体系也必然会遵循这一规律。对于建筑师而言这是一种全新的结构。因此,正确地把握其结构体系的受力特征和构造体系是正确运用该结构体系,充分展示其结构美感的基础。     

气承与气肋组合式充气膜结构的研究与应用

介绍了一个气承与气肋组合式膜结构试验室工程,用于大型气球充气试验,要求便于拆卸、移动和重新组装.该工程包括两部分,主体部分为半个椭球,附属部分为一圆柱面,在圆柱面的端部需要开设一个保证卡车载有外轮廓尺寸20m×20m水滴状气球通过的大门.对气承式膜结构进行了找形分析及荷载分析,对气肋拱及气肋梁柱体系进行了荷载分析,文中给出结构变形图、膜单元受力状态示意图等计算结果,并给出一些有益的结论和建议.     

异形装饰张拉膜结构施工技术在室内装饰中的应用

张拉膜结构是依靠膜自身的张拉应力与支撑杆和拉索共同构成机构体系。福州大学新校区图书馆中庭上空采用骨架支撑式膜结构,达到了预期唯美的艺术效果,在阳光的照射下,由膜材表面充满自然漫射光,无强反差的著光面与阴影的区分,室内的空间视觉环境开阔和谐。根据本工程项目的特点本文详细阐述了室内异形装饰张拉膜的施工技术应用过程,及张拉膜结构在室内装饰中的应用发展前景。     

考虑流动分离时薄膜结构的气弹稳定分析

研究均匀的理想来流作用下,小垂度矩形双曲抛物面薄膜结构的气弹失稳临界风速;考虑气流在薄膜结构前缘的分离形成漩涡,在风与薄膜结构之间以及尾流中引入无限薄的漩涡层;考虑风与结构之间存在的流固耦合作用,应用流体力学中的势流理论和空气动力学中的升力面理论确定作用于薄膜表面的气动力,从而建立起薄膜结构的气弹动力耦合作用方程。由于此耦合作用方程为带有积分的微分方程,很难得到解析解,利用Bubnov-Galerkin近似方法将其转化为一常系数二阶微分方程,根据Routh-Hurwitz稳定性准则确定薄膜的失稳临界风速。由临界风速公式可以看出,临界风速与膜材参数、薄膜结构的几何尺寸和形状以及两个方向上的预张力有关。最后,对临界风速的影响因素进行参数分析,得到一些结论。     

平坦二维薄膜结构的失稳临界风速

给出了一种利用稳定性理论确定薄膜结构颤振失稳临界风速的方法。首先 ,利用扁壳的无矩理论得到了平坦薄膜结构的基本力学方程。假设来流为均匀的理想势流 ,利用流体力学中的势流理论确定了薄膜结构上的气动力 ,从而得到风与薄膜结构的气动耦合作用方程。然后 ,采用Bubnov Galerkin法将复杂的耦合作用方程转换为一组具有常系数的二阶微分方程 ,最后采用Routh Hurwitz稳定性准则确定了薄膜结构的临界风速。     

大跨度平屋面结构风洞试验研究

本文对大跨度平屋面结构在四周封闭、四周敞开、有女儿墙、无女儿墙、墙体突然开孔各种不同情况下的刚性模型和气动弹性模型进行了风洞试验研究 ,提出了考虑弗劳德数等一系列相似参数模拟的大跨度平屋面气动弹性模型的设计制作方法 ,获得了大跨度平屋面结构在各种不同情况下的屋面风压分布规律及加速度风振响应特性。     

基于薄膜大挠度理论的张拉平面膜结构气动稳定性分析

基于冯·卡门薄膜大挠度理论,采用达朗贝尔原理,结合势流理论和薄翼型理论,建立了张拉平面膜结构在风荷载作用下的非线性气动耦合控制方程,并利用伽辽金法对其进行求解.对其解的稳定性进行判断,得到结构发散失稳的临界风速.通过算例,分析了结构各参数对失稳临界风速的影响.分析表明,张拉平面膜结构气动稳定性受多个参数共同控制,合理控制双向跨度和预张力是提高其气动稳定性的主要手段.     

正六边形超高层建筑横风向气弹效应研究

为研究正六边形超高层建筑横风向风致响应和气动阻尼比,开展了一系列多自由度气弹模型风洞试验。测量模型顶部风致位移和加速度响应,基于随机减量法识别了横风向气动阻尼比。结果表明,在顶角迎风时,正六边形超高层建筑易于出现大幅涡振现象,在立面迎风时没有出现涡振现象。顶角迎风时,横风向气动阻尼比随折算风速增大呈现出“先增大到最大正值、再迅速转为最小负值,再平稳回升到零值附近”完整过程。而立面迎风时,横风向气动阻尼比与折算风速近似呈线性关系。最后,建立横风向气动阻尼比的经验评估公式。相关研究可为正六边形超高层建筑的抗风设计和规范完善提供参考。     

吊桥颤振临界风速计算

从历史诸多座吊桥塌坍事故中汲取教训,分析吊桥毁桥原因为风速达到颤振临界风速所致,介绍吊桥颤振临界风速的实用计算法,并与实桥风洞试验结果进行了对比。     

覆冰导线气弹模型舞动风洞试验研究

制作了D形和新月形两种典型覆冰断面的单根及分裂覆冰输电导线气弹模型,通过调整导线模型的弹簧刚度、悬挂点位置和配重质量获得不同竖向/扭转自振频率比,并调整风攻角和风速,在风洞中激发并记录D型单根覆冰导线和新月形二分裂、四分裂覆冰导线的舞动现象。D型单根覆冰导线在竖向/扭转自振频率比接近和远离时均能观察到舞动现象;而新月形二分裂、四分裂覆冰导线只在竖向/扭转自振频率比接近时发生舞动。试验结果表明:竖向/扭转自振频率比将影响导线舞动稳定性,相同覆冰断面的分裂导线与单根导线表现出不同的舞动稳定性特征,导线扭转响应对导线舞动的产生及舞动过程中的竖向运动响应均有较大影响。     

大跨度骨架式膜结构风振响应分析

介绍了达州体育场大跨度骨架式膜结构工程的抗风设计及风洞试验研究,给出了该结构的平均风压系数参考值。在抗风设计中,运用ANSYS有限元程序,采用体型系数表达的空气动力模型,对结构进行了横向风振响应时程的非线性分析,根据得出的整个风振响应时程曲线,得到该结构产生驰振失稳时的临界风速,通过与设计风速的比较,表明在风荷载作用下,该结构是安全的。     

影响不对称支撑圆形钢天线风致疲劳寿命的因素

在求得结构不同风向、风速下风致响应以及结构所在位置处的风速风向联合分布函数的基础上,基于经典的疲劳累积损伤理论,对一实际不对称支撑圆形截面钢结构进行风致疲劳寿命估计。通过实例分析的结果,讨论了风向、结构表面粗糙度、涡激共振以及平均风速等重要因素对结构风致疲劳寿命的影响。计算结果表明:1)风向对结构的风致疲劳累积损伤影响较大,在出现概率大的风向区间内造成的疲劳累积损伤较大;2)结构表面粗糙度对结构的风致疲劳寿命影响也较大,疲劳寿命随着表面粗糙度的增加而减小;3)涡激共振对结构的疲劳寿命有一定的影响,在计算结构的风致疲劳寿命时,不应该忽略涡激共振的影响;4)平均风荷载对结构的风致疲劳寿命影响较小。     

上海国际赛车场副看台膜结构顶篷设计

上海国际赛车场副看台顶篷由26个单体顶篷组成,每个单体呈不对称漏斗形,展开面积为720m2.采用膜结构体系,结构体系新颖,设计和施工难度大.因其外形为不规则的空间曲面,且各单体间相互气动干扰效应严重,导致其空气动力作用复杂,现有荷载规范无法确定其体型系数,因此借助风洞试验方法.在试验基础上对找形完毕的膜结构进行荷载分析,以保证结构安全,合理经济地进行材料选取、体系选取.