某广电发射塔风振响应分析

本文针对作用在广电发射塔的风荷载特点,采用线性滤波法(AR法)编制了风场模拟程序,合成了符合Davenport谱的风速时程曲线,可应用于高耸结构的脉动风荷载模拟。以某带平台广电发射塔为例,采用SAP2000建立有限元模型并计算结构的风振响应,对比不同计算方法下风振系数分布特点,可知对于质量刚度突变的高耸结构,采用时程分析与频域分析的风振系数吻合度非常好,说明在此类工程中可以直接采用考虑多振型计算的频域法计算风振响应。     

某景观烟囱顺风向风振响应分析与风振系数确定

采用SAP2000软件建立了某景观烟囱的结构分析模型,输入风荷载时程进行风振响应分析。考虑了烟囱复杂外形和不规则质量分布,利用频域方法计算了烟囱第1阶振型的风振位移响应,并与时域方法的结果进行对比,二者吻合较好。分别采用阵风荷载因子法和惯性风荷载法计算了烟囱结构不同高度处的风振系数,并将基于该两种风振系数的等效静力风荷载分别作用在烟囱结构上,计算其顺风向位移响应并与精确值进行比较,结果表明其位移分布均符合真实响应。因此虽然上述两种方法得到的风振系数沿高度分布差别较大,但均能实现烟囱的风振位移等效,均是合理的。为工程应用方便,采用基于阵风荷载因子法的风振系数供结构设计使用。     

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。     

特高压单柱拉线塔风振系数研究

具有高柔性的特高压单柱拉线塔对风荷载十分敏感,风振系数的确定是其设计和应用的基础。建立了特高压单柱拉线塔塔线体系的有限元模型,阐述了基于振型叠加法的风振系数计算方法,考虑结构的前两阶振型的影响,基于时程分析的数据计算了单柱拉线塔的风振系数。结果表明:主柱上存在横隔材的位置风振系数会发生突变;时程分析得到的加权风振系数与按照荷载规范计算得到的加权风振系数较为接近;等效静力风荷载作用下,迎风侧主材轴力与风振响应的最大值较为接近,且大于平均风下主材的轴力。     

世博轴索膜结构风振响应数值模拟

将风速时程作为数值风洞的入口边界条件,采用非稳态计算方法,获得了世博轴索膜结构的表面风压时程。将该风压时程的统计平均值与采用稳态计算得到的平均风压做比较,验证了前者的准确性。分析结果表明：利用数值风洞非稳态计算获得的阵风系数将比现行《建筑结构荷载规范》中的数据更能反映脉动风的空间分布特性;由于风速模拟和数值风洞分别考虑了风荷载时间和空间的相关性,动力时程分析又包含了结构高阶振型的影响,将非稳态计算得到的风荷载时程直接加载到有限元模型上进行动力时程分析,与采用风振系数的等效静力风荷载方法相比,能较好地反映结构的实际风振情况。     

上海金茂大厦风振响应的CFD非稳态数值模拟分析

风振计算主要依据<健筑结构荷载规范>(GB50009-2001)采用简化计算完成,该方法在进行复杂结构风振计算时的准确性值得商榷;而利用风洞试验进行风振计算存在成本高、周期长、试验复杂等缺点.运用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamic,CFD)中的非稳态计算,获取建筑物表面风荷载时程,将其直接作用于结构进行动力时程分析,统计结构动力响应从而获得结构的风振系数.采用该方法对上海金茂大厦的风振计算表明,流体动力学与固体有限元程序之间的协同分析,可以考虑自然风的时空相关性以及结构高阶振型的影响,更加精确地反映结构实际的风振情况.     

一体化通信基站风振响应及风振计算研究

一体化通信基站由于高、柔特性,其控制设计荷载为风荷载,结构体系外形变化较大,采用规范风振系数方式近似考虑风振影响存在一定的偏差。本文通过采用Davenport风谱,考虑不同高度处脉动风空间相关性,采用谐波合成法对风荷载进行模拟。对一典型一体化通信基站进行时程分析,采用惯性力法(IWL)得到该结构体系各高度处的风振系数,并将风振响应分析值与基于荷载规范的两种近似法进行了比较分析,验证了顶部悬臂法的可靠性。     

海风环境大跨越铁塔风致响应研究

大跨越输电塔属风敏感结构,风荷载是设计的主要控制荷载。本文以某一海风环境大跨越输电塔为研究对象,结合动力时程法,计算得到了大跨越塔的风致响应时程,研究了结构各部位的风振系数分布特点,并与我国规范进行了对比。通过研究,揭示了海风环境大跨越塔的风振特性,结果可作为大跨越铁塔结构抗风设计的参考。     

一种弹性框架结构风振时程分析

对一栋23层,总高为103.5 m的规整框架进行了风荷载作用下的时程反应分析。利用ANSYS平台计算了结构的时程分析,并得到了相应的风振响应,得到重现期50年的风荷载作用下楼顶的位移响应时程,并就部分结果进行了分析。     

Kiewitt型单层球面网壳结构风振响应分析

采用随机模拟时程分析方法,对Kiewitt6-6型单层球面网壳结构的风振性能进行了系统的参数分析,考察了几何、气动、结构等参数变化对结构风振响应规律的影响。通过对计算结果的进一步统计处理,给出了可供该类结构抗风设计参考的风振系数拟合公式。研究结果表明,该类结构的风振响应规律性较好,风振系数取值为3.0左右。     

高耸钢塔结构风振响应分析

本文首先介绍了风荷载模拟基本理论,并按Davenport风速谱理论,借助数值分析软件MATLAB编制谐波叠加法程序,模拟了场地上不同高度处具有空间相关性的钢塔结构的脉动风荷载时程曲线。在模型降阶的基础上,将模拟得到的风荷载时程加到模型上,利用Newmark-β方法进行风振响应时域计算,通过SAP2000有限元软件模拟计算得到结构的风振响应。     

大跨度铝合金网壳结构风振系数研究

空间网壳结构自重轻、跨度大,因而风荷载对结构常起到主要甚至控制作用.铝合金作为新兴的金属材料,其弹性模量和密度均大约为钢材的1/3,与钢网壳结构相比,铝合金网壳结构对于风荷载更为敏感.本文通过谐波叠加法分别得到网壳结构各个节点的具有Davenport谱和Panofsky谱功率特征的水平和竖向风速时程,并将风速时程转化为风压时程,按照荷载规范计算得到的风压系数,对铝合金网壳结构进行时程响应分析,得到结构各处的风振响应,并采用节点位移风振系数、支座反力风振系数及杆件内力风振系数来衡量结构的风振特性.此外,与相同跨度的钢网壳结构进行了风振系数的对比.     

大跨度单层网壳结构风振响应的流固协同分析

风振计算是结构设计中的一项重要内容,该方法在进行复杂结构风振计算时的准确性值得商榷.利用风洞试验进行风振响应分析存在成本高、周期长、试验复杂等缺点.研究了运用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamic,CFD)中的非稳态计算,获取建筑物表面风荷载时程,通过网格数据插值,将风荷载直接作用于有限元模型的相应节点进行动力时程分析,提出了适合此类结构使用的风振系数简化计算公式.采用该方法对某一大跨单层悬索式网壳结构的风振响应进行了计算.结果表明,流体动力学与固体有限元程序之间的协同分析,不但支持不同软件不同节点之间的匹配,而且可以考虑自然风的时空相关性以及结构高阶振型的影响,更加精确地反映结构实际的风振情况.     

圆柱面巨型网格结构风振响应及参数分析

采用时程分析法对圆柱面巨型网格结构的风振响应特性进行了研究,然后对结构的风振性能进行了系统的参数分析,了解了几何、结构、阻尼比、气动等参数变化对结构风振响应规律的影响。最后对结构风振系数进行了讨论,给出了可供该类结构抗风设计参考的风振系数建议值。     

窄基塔风振系数分析

窄基塔作为风敏感结构,风荷载常常是其主控因素,而现有杆塔规范中无法获取窄基塔风振系数。为解决这一问题,本文以某一110kV直线型窄基角钢塔为工程背景,利用ANSYS建立有限元模型进行数值仿真计算,获得结构自振动力特性。在考虑节点风荷载空间相关性的基础上,利用Davenport谱对结构风荷载进行了准确模拟。结合动力时程计算方式对结构进行风振响应分析,计算得到窄基塔的风振系数,并与现行杆塔规范进行比较。研究表明,窄基塔风振系数随塔高增加而增大,在横担处出现突变。模拟得到窄基塔各段风振系数与规范值相差20%左右,塔腿及横担处相差更大。最后,基于动力时程计算结果提出了工程适用的窄基塔风振系数简化计算公式,为窄基塔的大范围使用提供便利。     

大跨度点支式幕墙支承结构风振性能分析

广州新白云机场航站楼主楼点支式玻璃幕墙结构,长108m、高33m,采用钢桁架与预应力索桁架交叉的混合支承体系。本文针对该幕墙支承体系的三种结构方案,应用非线性有限元软件,对其风激动力性能进行分析,给出了方案合理性的评价。主要工作有:应用子空间迭代法分别对单榀索桁架和整体结构进行自振特性分析,得到相应的频率和振型;应用非线性随机模拟风振分析方法分别对三种结构方案进行整体分析,得到结构在脉动风作用下的响应时程;对风振分析结果进行统计分析,得到可供设计参考的风振系数。计算结果表明:三种结构方案的风振动力性能差别较大;其中,方案一最差,在脉动风作用下发生了弯扭跳跃式失稳;方案三最好,表现出良好的动力稳定性和整体工作性能。     

凯威特型单层球面网壳结构风振系数研究

风振系数是进行结构风荷载计算和抗风设计的重要参数。本文利用线性自回归过滤器的模拟方法对考虑时间和空间相关性的风场进行模拟,采用有限元分析软件ANSYS对一跨度为40m的凯威特型单层球面网壳结构进行风荷载作用下的时程响应分析,考虑3种矢跨比的影响(1/8、1/5、1/4),总结风振响应的变化规律及其影响因素。计算得出该结构的位移风振系数和内力风振系数均为2.5~3.0。     

多遇地震下填充墙侧向刚度对RC框架结构抗震性能的影响

目前,我国RC框架结构抗震设计通常采用纯框架模型:将填充墙作为非结构构件,不考虑其抗侧力作用仅将墙体重量当作外荷载加到计算模型上,通过减小结构自振周期考虑填充墙对结构整体刚度增大作用。然而,多遇地震下填充墙具有一定的抗侧刚度,在其影响下纯框架计算模型是否合理有待商榷。针对该问题,建立考虑填充墙布置的RC框架结构计算模型,并进行线性动力时程分析。对计算结果进行分析表明:当填充墙均匀布置时,从框架部分承担水平地震作用力方面考虑纯框架模型是合理的,而从框架柱轴压力方面考虑又是不合理的;当填充墙不均匀布置时,结构抗震性能的各个指标均有很大的不同,纯框架模型是不合理的。     

悬挑式张弦梁结构的风振分析及抗风设计

以浦江某体育场悬挑式张弦梁结构为研究对象,探讨了基于风洞试验数据的结构风振响应及等效静力风荷载。建立了考虑拉索几何非线性的有限元模型,采用插值方法将试验测点的风速时程按控制面积等效为有限元节点的荷载时程,并进行结构的风振响应提取。分析表明:若实际工程中采用荷载时程与其他效应组合进行设计,其过程将过于繁琐;采用荷载风振系数建立结构动态响应与等效静力风荷载间的联系,是可靠有效的设计方式。同时基于等效静力风荷载,对罩棚结构进行了几何非线性分析,表明:罩棚不同位置的风振系数存在明显的差异,在进行结构设计时宜采取0°～180°风向角下多分区的风振系数,确保安全性和经济性。     

大跨度拱形结构等效静风荷载研究（英文）

根据计算流体动力学方法(CFD)以及有限元动力时程分析法数值模拟脉动风特性,获取脉动风速时程,并以此作为数值风洞模拟的入口边界条件.运用FLUENT对大跨度拱形结构进行脉动风作用下的结构非稳态分析,得到作用于结构的时程风压荷载.运用ANSYS进行结构的风振响应计算,分析得到基于结构风振响应时程的等效静风荷载.在此基础上提出多目标等效静风荷载加权组合系数的定义,计算获得大跨度拱形结构的多目标等效静风荷载,并验证其计算精度.研究表明,在文中方法所得等效静风荷载作用下,结构静力响应计算结果与风振动力时程响应极值吻合.