高层建筑耦联风振响应分析

提出矩形塔式高层建筑三维风荷载模型产在三维风荷载作用下高层建筑耦联风振响应层间模型分析方法,并应用该方法对振型不同程度耦联的矩形塔式高层建筑加速度风振响应进行计算分析。分析结果给出了矩形塔式高层建筑的平动和扭转风振响应与振型耦联程度的关系,可为高层建筑的抗风设计提供参考。     

高层Maxwell耗能结构随机风振响应解析分析

对设置Maxwell阻尼器的高层建筑结构随机风振响应及等效静态设计风荷载取值进行了研究.首先,用微分积分方程组建立了结构的运动方程;然后用传递函数法,获得了结构以第一振型表示的时域瞬态位移响应非扩阶解析解;根据所得的解析解,用随机振动方法获得了Maxwell阻尼耗能高层建筑结构用第一振型表示的随机风振响应及等效静态设计风荷载取值的解析解;最后用算例验证了解析解的正确性.     

矩形截面高层建筑三维耦合风振响应的风洞实验研究

通过长宽比3∶1的矩形截面高层建筑三维气动弹性模型风洞试验,采用激光位移计同时测量模型中心点的顺风向、横风向位移和角点的位移,并且运用多点同步扫描技术测量气弹模型表面风压,分析了结构偏心对三维风致均方根位移响应以及对气弹模型上的动力风荷载的影响规律,为刚心、质心不重合的矩形截面高层建筑的抗风初步设计提供参考。     

矩形超高层建筑扭转风振响应的风洞试验研究

为了研究Sc数以及偏心对矩形超高层建筑扭转风振响应的影响,对4个矩形高层建筑模型,通过扭转摆式气弹模型风洞试验测试得到在不同实验风速和Sc数情况的结构角点位移时程。进而讨论了结构扭转向角位移均方根随着各参数的变化规律,分析了结构扭转风振响应机理,为矩形截面超高层建筑的扭转抗风设计提供参考。     

矩形截面高层建筑横风向等效静风荷载分析

高层建筑横风向风振响应和等效静风荷载备受风工程和结构工程领域的关注。横风向风荷载产生机理复杂,一般认为主要来源于紊流、尾流及旋涡脱落和气动阻尼。横风向风振主要是旋涡脱落下的涡激振动,各国规范大都规定圆柱体横风向涡激振动是确定性振动,非圆截面要依据风洞试验确定。该文综合众多试验研究,提出了在准定常理论不适用情况下的随机振动分析方法,建立了超高层建筑的横风向等效静风荷载的计算模型。引入横风力谱,考虑气动阻尼,对某矩形截面建筑进行了等效静风荷载分析,并对相关参数进行了分析。分析结果表明,按随机振动理论建立计算模型是可行的,当计算横风向风振响应时,应适当考虑正气动阻尼的影响,使计算结果更具真实性。     

带TLD构随机风振响应的解析解

在对带TLD的高层建筑风振响应问题系统研究基础上，建立了运动方程，用第一振型将主体结构展开，针对所得方程为非经典阻尼和非对称结构以及脉动风谱为非有理分式风谱的情况，用线性滤波过程生成脉动风谱，用复模态理论和扩阶法进行解福，获得了等效风谱对应的以第一振型表示的结构风振响应解析解．该方法可用于带TLD结构的风振与抗风可靠度分析以及基于可靠度约束的抗风优化设计．     

矩形高层建筑扭转向风振响应简化计算

目的 研究在风荷载作用下计算独立矩形高层建筑扭转风振响应与扭转动力风荷载的经验公式.方法 结合随机振动理论与结构动力学知识,采用频域法建立了矩形高层建筑扭转向风振响应积分计算方法.进而通过必要的假定,将复杂的积分计算公式简化为简单的代数运算公式.为了减小在公式简化过程中采用的假定带来的误差,引入了误差调整系数.并通过对不同地貌条件下各种长宽比、高宽比和频率的建筑物的误差调整系数的分析.得到了结构的误差调整系数随各参数的变化规律,最后采用最小二乘法拟合得到了误差调整系数的公式.结果 得到了矩形高层建筑扭转向风振响应计算的经验公式.结论 由经验公式计算得到的结构响应与由积分方法计算得到的响应很接近,总体的相对误差基本上在5%以内.说明简化经验公式有较高的精确度.     

高层建筑抗风动力可靠性分析

本文提出并推导了全方位风荷载作用下高层建筑动力可靠性分析方法及相应的简化计算公式。文中用一定保证率的结构风振随机响应取代了Davenport抗风可靠性分析方法中的结构风振确定性响应,并由此给出动力可靠度计算公式及其简化形式,提高了可靠性分析的准确性。该方法不但可以分析高层建筑的安全度,也可以分析高层建筑的舒适度。     

高阶振型在超高层建筑风荷载中的影响

结构的高阶振型对超高层建筑的风致响应有较大影响,尤其针对超高层建筑风荷载方面的认识还不够深入。随着建筑高度越来越高,建筑变得越来越柔,高阶振型对于风荷载的贡献随之增大。以珠海市某一超高层建筑为工程背景,在X,Y和Z方向将考虑高阶振型的风荷载与仅考虑第一阶振型的风荷载进行比较,结果表明:高阶振型对于超高层建筑风荷载的贡献较小,计算超高层建筑风荷载时,只需计算第一阶振型的数值即可满足工程要求,高阶振型对其影响可以忽略不计。     

带TLD构随机风振响应的解析解

在对带 TLD 的高层建筑风振响应问题系统研究基础上,建立了运动方程,用第一振型将主体结构展开,针对所得方程为非经典阻尼和非对称结构以及脉动风谱为非有理分式风谱的情况,用线性滤波过程生成脉动风谱,用复模态理论和扩阶法进行解耦,获得了等效风谱对应的以第一振型表示的结构风振响应解析解.该方法可用于带 TLD 结构的风振与抗风可靠度分析以及基于可靠度约束的抗风优化设计.     

高耸电视塔的动力特性及风振反应分析

建立了合肥塔的杆系和梁系三维空间有限元模型，进行了合肥塔的动力特性分析并比较了2种模型的差异。随后形成二维串联多自由度动力模型，模拟了合肥塔顺风向脉动风荷载，并进行风振反应分析，结果表明合肥塔顶部鞭梢效应极为明显，高振型对合肥塔风振反应的影响不可忽略。     

关于500kV典型高压输电塔风致响应的研究

以典型500 kV鼓型输电塔为研究对象,建立了输电塔三维有限元模型.在考虑各节点风力空间相关的条件下,利用Davenport风速功率谱对节点风力进行了数值模拟,对不同风向下塔的风振响应进行了分析,讨论了输电塔风致响应的特性.结果表明:输电塔平均位移响应主要为顺风向响应,横风向平均位移响应值接近于零;各个方向一阶振型在响应中起主导作用;顺风向关键节点位移响应因子约为2.0.     

基于响应目标的特大型冷却塔优选组合方案

现有冷却塔群组合形式选型主要基于荷载干扰因子来考虑,这一做法难以真实反映冷却塔群结构的受力特征.为研究基于静风响应目标的四塔组合优选方案及特大型冷却塔在不同四塔组合下的综合受力性能,本文以在建世界最高冷却塔(220 m)为工程背景,分别对串列、矩形、菱形、L形和斜L型5种典型四塔组合冷却塔群共320个工况进行了同步刚体测压风洞试验.获取了5种四塔组合形式下各工况冷却塔表面风压分布模式,并基于有限元方法建立了"塔筒-支柱-环基"一体化仿真计算模型,分别对不同组合形式、来流风向角和塔群相对位置工况进行了三维非对称风荷载作用下的特大型冷却塔静风响应分析,探讨了7种典型响应目标下四塔干扰作用对特大型冷却塔风致位移响应及内力响应影响规律.在此基础上,综合对比研究了不同静风响应指标的影响程度与分布规律.最终,基于静风响应目标综合定性地给出了四塔组合形式的优选方案,其中的串列组合布置方案抗风性能最优,菱形、斜L形、矩形和L形组合抗风性能依次递减.     

超大型冷却塔结构风振与地震作用影响比较

超大型冷却塔属于典型风及地震敏感结构,随着塔高的日益增大这两种作用成为设计的控制因素,为了研究这两种作用在不同部位的控制程度,对某超大型冷却塔进行风洞刚体测压和气弹测振试验,通过加载试验获得的塔筒表面风压分布模式和风振系数进行风载作用下结构响应计算,和冷却塔在七度地震作用下的响应进行比较.对比结果表明:环基和塔筒响应完全受风振控制,其在风载作用下的内力数值远大于地震作用下的数值,其中子午向和环向内力从塔底到塔顶逐渐变小,子午向和环向弯矩最大值均出现在塔筒的中部区域.两者对于人字柱的内力影响相差较小,和自重作用共同控制人字柱响应;采用振型分解法计算结构响应需要考虑前300阶的振型影响,而对于风振作用的频域分析只需考虑前30阶模态数即可满足.     

动态风压极值分析中峰值因子取值的探讨

针对传统风压极值估计方法存在的缺陷,提出了适用于单个样本随机过程的极值估计法—全概率逼近法。通过对某多塔组合冷却塔风洞测压试验结果进行分析表明,全概率逼近法避开了对随机过程的高斯分布假定,对于呈现明显非高斯分布的随机过程,相比传统的极值估计方法能得到较好的结果;由于群塔和周边建筑的干扰效应,壳体表面不同区域其脉动风压变化幅度不同,可以通过采用不同的峰值因子来考虑其脉动风效应影响。     

侧风条件下电站大型冷却塔建筑群热力特性的数值模拟研究

文中首先建立了自然通风湿式冷却塔建筑群数值模拟模型,并与实验数据进行对比验证.接下来研究了不同方向侧风对冷却塔建筑群的影响,研究发现,冷却塔上风向的建筑往往会产生不利影响,而对于上风向无任何阻碍的冷却塔而言,其效率在风速为5 m/s时最低;此外,对于沿风向排列的多个冷却塔,当风速较低时,下风向的冷却塔冷却能力较高,当风速较高时则相反.最后,根据以上结论,提出了两种参照地区风资源情况对冷却塔群进行优化排布方式,冷却塔群各冷却效率有一定提升,单塔冷却效率提升最高可达3.54%.     

高层建筑气动阻尼评估的随机减量技术

通过高层建筑气动弹性风洞试验，测得模型的顺风向、横风向和扭转风向加速度响应时程曲线，并用随机减量技术（RDT）分析、计算得到其气动阻尼，为高层建筑风振计算中气动阻尼的确定提供了方法和依据。     

输电塔扭转响应和扭转等效风荷载的计算方法

针对输电塔的扭转效应,提出顺线路方向扭转响应和扭转等效风荷载的理论计算方法,分析扭转模态和相干函数对扭转响应的影响,进行气弹模型风洞试验以验证计算结果的准确性,给出同时考虑扭转与平动的风振系数计算公式. 结果表明：所提出顺线路方向扭转响应计算方法与风洞试验结果非常接近,计算方法的准确性得以验证;扭转响应计算中应同时考虑水平向与竖直向的相干函数;顺横担方向来流时的扭转响应理论计算结果小于风洞试验值,原因是此时杆件间的遮挡效应产生特征湍流;塔身的扭转放大系数可忽略,横担的扭转放大系数不可忽略,最大值为1.1.     

双曲冷却塔的脉动风荷载模拟和风致响应

采用线性滤波法中的自回归模型(AR)法对冷却塔表面空间相关的多点脉动风压时程进行模拟,分析脉动风压在时域和频域上的分布特征,发现准定常假设不够准确.同时采用有限元方法对冷却塔的自振频率分布和模态特征进行讨论,发现冷却塔的自振频率较为密集,前40阶自振频率为1.0～2.2Hz.通过冷却塔在脉动风压作用下的瞬态响应分析,得到冷却塔各响应的时域和频域特征,描述响应中的背景分量和共振分量的分布特点,并探讨AR法中采样间隔的合理取值.通过对有限元瞬态分析的结果分析指出,风致位移响应在塔身颈部附近达到最大,Mises应力响应则在塔底附近达到最大值.     

塔桅结构三维定常风场风洞试验及数值模拟

利用风洞试验对杭州湾跨海工程海中平台及观光塔模型在各种风向角下的风压分布情况进行了测试,研究了观光塔结构在不同方向风荷载作用下风压的变化情况。采用FLUENT6软件平台,选用标准κ-ε和Realizableκ-ε2种湍流模型计算了大气边界层中杭州湾跨海工程海中平台与观光塔的定常风流场,并将数值计算结果与风洞试验结果进行了比较。结果表明：基于FLUENT6的标准κ-ε和Realizable κ-ε模型均能给出工程设计要求的精度;但对建筑物的不同位置,2种模型反映的精度有所区别。该研究可为精确计算风荷载提供依据,对工程设计有较好的参考价值。