双层圆柱面和球面网壳的风振系数实用公式

运用频域法分析了双层圆柱面网壳和球面网壳两种典型大跨度空间结构在常见工况下的风振响应,研究了参振模态的合理截取,提出了位移和内力一致风振系数的表达式,考察了对风振系数的变化起关键作用的结构和环境的参数和因素。在两类网壳结构的跨度、长宽比、矢跨比、地貌类别等主要参数的常见变化范围内,进行大规模算例计算,定量分析对结构风振系数的影响,并在此基础上归纳出风振系数的实用公式,以供工程设计参考.     

新型索网体育场罩蓬风振响应频域分析

大跨索网结构节点数目庞大,在频域分析中不可能考虑结构全部振型,若考虑多阶振型的影响也难以包括所有主要贡献模态。结构往往存在对风振影响贡献较大的高阶振型,由于其频率高而容易被忽略。本文首次采用在频域内模态补偿法对索网罩蓬结构的风振响应进行模拟分析,克服了包含所有主要模态的困难。根据Davenport谱函数,计算结构传递函数、风激励特征值和广义位移响应谱密度,得出节点位移风振系数,并编制相关计算程序,通过索网罩蓬结构算列对本文采用方法的有效性进行了验证。     

大跨空间钢结构模态频率的温度影响监测与分析

研究大跨空间钢结构模态频率的环境变异性是准确把握结构动力特性的重要基础,本文分析了温度对结构模态频率的影响机理,并用网架结构数值模型进行了验证。利用奇异熵增量对随机子空间方法进行系统定阶,识别了不同环境温度下国家游泳中心大跨空间钢结构的模态频率,分析了温度与频率的关系。结果表明,大跨空间钢结构的竖向模态频率与温度负相关,低阶模态频率变化率大于高阶模态,并呈单调递减趋势。温度对大跨空间钢结构模态频率的影响不可忽视,在损伤识别等研究中应考虑环境温度的影响。     

基于监测信息的大跨空间钢结构模态频率温度影响分析

研究大跨空间钢结构模态频率的环境变异性是准确把握结构动力特性的重要基础,本文分析了温度对结构模态频率的影响机理,并用网架结构数值模型进行了验证。利用奇异熵增量对随机子空间方法进行系统定阶,识别了不同环境温度下国家游泳中心大跨空间钢结构的模态频率,分析了温度与频率的关系。结果表明大跨空间钢结构的竖向模态频率与温度负相关,低阶模态频率变化率大于高阶模态,并呈单调递减趋势。温度对大跨空间钢结构模态频率的影响不可忽视,在损伤识别等研究中应考虑环境温度的影响。     

大跨度钢结构空中走廊的风振分析

大连空中走廊是形式新颖、技术先进的点支式玻璃幕墙刚性支承的大跨度空间钢结构。由于实际工程中的节点连接不是完全刚性的,文中对完全刚接体系以及刚接和铰接混合体系两种计算模型进行了风振的比较分析。现行的荷载规范没有提出针对这种大跨结构的风振公式,因此采用随机振动分析(PSD)求得了沿轴向分布的风振系数,结果表明直接采用规范存在不安全的因素。最后通过响应功率谱的曲线可知,结构的响应主要发生在脉动风荷载的卓越频率区以及结构的自振频率区,这说明结构的风振响应既有受迫振动又有结构共振。     

大跨屋盖结构风洞试验及风振响应研究

基于南通兴东新建航站楼结构风洞试验,对该航站楼大跨屋盖结构的整体风压分布以及重要分区的风压分布特性进行研究。并且在风洞试验的基础上,根据各阶振型应变能贡献大小,确定风振响应频域内的计算阶数,进行频域法风振响应分析,并对结构的位移响应风振系数进行对比分析。研究表明:0°风向角为屋盖结构的最不利风向角,迎风区屋檐两端会产生较大的局部风吸力,平均风压系数绝对值达到1.7左右;屋盖中间区域平均风压系数均为负值,风吸力在0°和180°风向角附近达到最大,挑檐区域的风吸力最大值要大于屋盖中间区域;通过各阶模态应变能贡献量确定主要贡献模态,进而选定包括所有主要贡献模态的前m阶模态作为截断模态的方法是可行的;屋盖挑檐区域各分区的最大风振系数要明显大于屋盖中间区域。     

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.     

某复杂大跨火车站风致响应分析

针对某复杂大跨火车站屋盖结构风致振动问题,采用频域法中考虑模态耦合效应的分量法,求解了结构在风荷载下的响应,结果表明,采用改进的分量法求解大跨屋盖结构的风振系数具有较高的精度,可满足工程计算的要求。     

空间网壳结构风振系数计算分析

以某空间网壳结构为例,采用刚性模型风洞测试风压时程数据,形成有限元模型节点风荷载时程计算风振响应,从而得到风振系数.由于结构外形复杂,计算了3个方向的位移风振系数.分析表明,3个方向上屋盖风振系数随风向角变化规律类似,大拱曲边涡脱效应使得0度、180度风向角为最不利风向角.另外,比较了非线性模态叠加法与Newmark积分计算结果.表明该方法在充分选取参振振型后可快速求得风振系数,精度满足工程要求.     

大跨结构风振研究近况

介绍了大跨结构风致响应及结构抗风分析的主要方法,对近年各种抗风设计研究方法进行研究,得到了不同分析方法在精度、准确性、有效性方面的计算特点。在对大跨结构风致响应、风振系数进行定性分析的同时,阐述了大跨结构抗风设计的难点问题,以促进各类大跨结构工程抗风设计及深入分析。     

某大悬挑屋盖结构的风振分析

某大悬挑钢屋盖结构,悬挑28.23 m。该屋盖结构悬挑跨度大,形状复杂,且悬挑部分上、下表面均受到风的作用,风荷载为支配荷载。介绍了该屋盖结构的结构布置特点以及计算分析要点,并进行了风振分析。根据分析结果,在满足承载力设计的条件下,原设计方案的悬挑自由端竖向位移超出了规范的规定,应对其进行减振设计。     

大跨度梯形钢屋架双坡屋盖风振响应和风振系数研究

基于随机振动理论,在频域内采用风力谱分析法进行大跨度梯形钢屋架双坡屋盖随机振动分析,用Davenport风速谱计算屋盖的风振响应和风振系数.讨论基本风压、屋盖跨度、屋盖重量、阻尼比、地貌类别和支座约束等参数对风振系数的影响,利用参数分析的结果,归纳出大跨度梯形钢屋架双坡屋盖风振系数实用公式.     

黄山体育馆屋盖网壳静动力分析

空间网壳跨度大、空间造型多样，往往属动力敏感性结构．本通过黄山体育馆屋盖网壳的静动力分析，分析了该类型网壳的受力特点．在地震作用分析中采用了地震反应谱方法，并与静力作用进行了比较．在风振响应分析中，考虑了前12阶振型，分析了各阶振型对脉动风力的贡献．并分析了脉动风力相对静风力的影响比例，对各风向的作用进行了分析．本工程位于低烈度区，相对地震作用而言，风作用更为显．本为将来类似工程提供了一些可借鉴的资料．     

新型索承网壳结构非线性风振反应特性及参数分析

根据随机过程理论,考虑风压脉动及风的空间相关性,给出了具有空间相关性风场的计算机模拟方法,建立了一种适合大跨空间结构非线性风振响应计算分析的时域方法,并编制了相应的抗风设计程序.对一K8型索承网壳结构进行了非线性风振反应分析,分析表明该结构具有良好的抗风性能.通过改变几何、结构、荷载等参数,研究诸多因素对素承网壳风振反应的影响,结果表明矢跨比和撑杆长度是索承网壳抗风设计的主要控制参数.     

风速谱对大跨度屋盖风振系数的影响

本文基于随机振动理论,在频域内采用风力谱分析法,进行了大跨度梯形钢屋架双坡屋盖随机振动分析。采用6种水平脉动风速谱图,讨论了其对屋盖风振响应和风振系数的影响。同时,讨论了竖向脉动风速谱对所分析大跨屋盖风振响应的影响,以供工程设计及研究工作参考。     

体育场弧形悬挑屋盖的模态分析及基于频域方法的计算公式

本的主要目的是建立以刚性模型测压试验为基础的大型体育场主看台弧形悬挑屋盖风振实用计算方法。在初步掌握这类结构的风荷载特性的基础上，本对振动模态进行了深入的分析，并根据弧形结构的特点，在极坐标下推导了其风致响应的频域计算公式，为今后的进一步研究提供了必要的理论准备。     

U型水箱对高层建筑和高耸结构风振控制的试验和研究

本文在试验分析的基础上提出了U型水箱对高层建筑和高耸结构脉动风振反应控制的工作原理、计算方法和水箱参数对结构风振控制效果的影响。计算分析结果表明,U型水箱是种简单,经济和实用的,可用于结构大振幅风振反应的控制装置。     

Blind Modal Identification in Frequency Domain Using Independent Component Analysis for High Damping Structures with Classical Damping

Output‐only modal identification methods are practical for large‐scale engineering. Recently, independent component analysis (ICA) which is one of the most popular techniques of blind source separation (BSS) has been used for output‐only modal identification to directly separate the modal responses and mode shapes from vibration responses. However, this method is only accurate for undamped or lightly damped structures. To improve the performance of ICA for high damping structures, this article presents an extended ICA‐based method called ICA‐F, which establishes a BSS model in frequency domain. First, the basic idea of BSS and ICA applied in modal identification is introduced in detail. The free vibration responses and the correlation functions of ambient responses can be cast into the frequency‐domain BSS framework just by mapping the time history responses to frequency domain through fast Fourier transform (FFT). Then, an ICA‐based method in frequency domain called ICA‐F is proposed to accurately extract mode shapes and modal responses for both light and high damping structures. A simulated 3 degree of freedom mass‐spring system and a 4‐story simulated benchmark model developed by the IASC‐ASCE Task Group in Health Monitoring are employed to verify the effectiveness of the proposed method. The results show that the proposed method can perform accurate modal identification for both light and high damping structures. Finally, the IASC‐ASCE experimental benchmark structure is also utilized to illustrate the proposed method applied to practical structure.     

基于风洞试验的超高层建筑结构风振时程分析

目前超高层建筑结构风振分析常采用的是规范的简化理论方法和基于风洞试验方法频域方法．随着结构体型的复杂化或周边建筑对风场有明显干扰时，进行结构风振时程分析是更为简单直接有效的方法。本文通过编程实现生成风洞试验中风荷载时程数据并导入有限元分析软件进行结构的时程分析，获得整体结构位移、内力以及加速度时程等重要数据，为规范方法不适用的超高层建筑结构风振响应分析及舒适度评估提供了可行的方法。     

Wind-Induced vibration responses of prestressed double-layered spherical latticed shells

This paper focuses on the wind-induced vibration response of prestressed double-layered spherical latticed shell (PDSLS) structures by adopting time-domain analysis method. Welch spectrum analysis method is used to make precision evaluation of power spectrum of fluctuating wind speed time history simulated by weighted amplitude wavelet superposition (WAWS) method and linear filtering method of auto-regression (AR) model. Results show that the two methods produce little precision difference, but AR method is far more efficient than WAWS and is more suitable for wind speed simulation of PDSLSs. The effect of various parameters on the wind-induced vibration response of PDSLS structures are comprehensively investigated, including rise-span ratio, span, shell thickness, elastic constraint stiffness, prestress value, with or without cables and cable layout scheme. Results show that rise-span ratio and span are the major factors that affect wind-induced vibration response of PDSLSs. When cables are set, the wind vibration coefficient of nodal vertical displacement becomes smaller and more equally distributed, which demonstrates that PDSLSs are less sensitive to fluctuating wind effect than common latticed shell structures without cables. Finally, based on the envelopment concept and with the maximum dynamic and average wind-induced displacement responses as control indicators, the calculating method for global wind vibration coefficient (GWVC) of PDSLSs is proposed and the value with usual design parameters is given. Meanwhile, when the structure is made static analysis by means of the equivalent static wind load obtained from GWVC, the obtained internal member force response is relatively accordant with the actual response got from time-history analysis, and is a little safer.