大跨双层屋盖结构风洞试验与风振响应研究

对南太湖湿地奥体公园复杂体型体育场双层屋盖结构进行了风荷载的风洞试验与风致动力响应研究。屋盖由高低两个开口椭圆屋面叠合而成,两屋面之间设置观光走廊。利用风洞模型试验测定了双层屋盖上下表面的平均和脉动风压时程数据。通过计算分析得到了屋盖结构局部测点的极值风压以及平均风荷载整体合力与最不利风向角。然后基于有限元方法对该屋盖进行了风振响应的动力时程分析,获得了结构风振系数、等效静力风荷载的分布图以及考虑风振效应的最不利风向等数据和结论。     

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。     

大跨屋盖结构风洞试验的风压极值研究

大跨屋盖结构广泛被应用,风荷载是该类大跨度屋盖结构设计需考虑的一个重要的荷载。而风荷载通常基于风洞试验获取表面风压时程,进而基于表面风荷载得到极值概率模型。以1:200缩尺比的刚性模型进行多次独立重复采样风洞试验,以获得大量试验数据,用于更好地拟合极值概率分布。得出极小值更符合广义极值分布,而极大值有一部分符合极值Ⅰ型分布。根据得出的极值分布,估计出任意保证率的分位数估计极值,为大跨屋盖极值风荷载设计提供理论参考。     

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。     

大跨度悬挑曲面屋盖结构风洞试验研究

大跨度悬挑曲面屋盖结构属于风荷载敏感结构,又因其造型独特,风荷载特性复杂,故其抗风设计尤为重要。通过对青岛西站铁路站房进行1/200缩尺比的同步多点刚性模型测压风洞试验,系统分析了大跨度悬挑曲面屋盖在不同风向角下的平均压力系数分布规律及50年重现期极值压力统计值分布规律,并基于此数据分析屋盖体型变化对风压分布的影响。结果表明:屋盖整体呈现负压力;屋盖风压分布受风向角、屋盖体型的影响明显,在不同风向角下,屋盖体型对风压分布的影响程度不同;屋盖的挑檐、边角及屋脊处的平均压力系数绝对值要比其他区域大;站房表面极值压力绝对值最大值达4.4kN/m²,主要分布于站房的挑檐部分,因此在设计时需着重考虑挑檐的抗风设计。     

大跨网架屋盖结构的风振系数计算

本文采用时程分析方法,在有限元建模的基础上,直接采用风洞试验的数据,以台州市体育中心为例,计算了大跨网架屋盖结构的竖向位移风振系数。计算表明,本文采用的方法具有准确、有效的特点,从计算结果中得出了一些大跨屋面位移风振系数变化的规律。     

大跨度屋盖结构的风荷载特征

分析了封闭型和敞开型两种大跨结构屋面风荷载的分布特征。对于封闭型,屋面的迎风区域由于受柱状涡和锥形涡的作用而产生极大的负风压,其他区域风压较小;对于敞开型,迎风时上下表面呈"上吸下顶"的风压叠加组合,背风时呈"上吸下吸"的风压抵消组合。同时讨论了附近的构筑物对屋面风荷载的气动干扰作用,在不同的风向下,干扰体与屋面的相对位置产生不同的干扰效果。     

大跨网架屋盖结构的风振系数计算

采用时程分析方法,在有限元建模的基础上,直接采用风洞试验的数据,以台州市体育中心为例,计算了大跨网架屋盖结构的竖向位移风振系数。计算表明,采用的方法准确、有效,从计算结果中得出了一些大跨屋面位移风振系数变化的规律。     

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。     

吉林火车站屋盖结构风荷载特性的试验研究

通过对吉林火车站的刚性模型风洞试验研究,得到在有无周边建筑群干扰下屋盖表面的平均风压系数、脉动风压系数以及屋盖的升力系数分布特性,同时对屋盖局部体型系数及结构风振响应进行详细的对比分析研究。研究结果表明:火车站屋盖结构表面主要呈现负风压(风吸力),屋盖合力升力系数均为负值。主站楼在迎风区屋檐、悬挑区域及屋面凸起的天窗位置气流分离较大,风压变化明显,出现较大的负风压系数;由于站台雨篷四周开敞,气流流经站台雨篷时较为顺畅,气流分离较小,因而站台雨篷风压系数较小。周边的干扰建筑整体上对屋面全风向局部体型系数有一定的遮挡效应,但也不能忽略部分区域增大的情况;周边建筑群对站台雨篷角部、主站楼凸起的天窗及东西两侧悬挑屋面区域风振响应影响较大。     

金属屋面系统抗风揭性能的试验研究

由于金属屋面系统的设计方法尚不成熟,近年来金属屋面被狂风掀起的现象时有发生。因此,如何有针对性地开展此类屋面系统的抗风揭性能研究,具有重要的意义。通过试验手段,对工程常见的金属屋面系统进行相关的抗风揭试验研究,获得了相关的荷载-变形、荷载-应变曲线,并对相关试验结果进行分析。试验结果表明:该金属屋面抗风揭能力最薄弱的地方位于支座与屋面板的锁边处,通过在支座和屋面板的锁边位置增加抗风加强夹,能够显著提高屋面的抗风揭能力,且加强夹间距越密,屋面系统的抗风揭能力越强。     

大跨度火车站结构的风荷载效应综合研究

大跨度结构的风荷载效应问题,给大型火车站的设计带来了较大的挑战。利用风洞试验及结构有限元计算等手段对外部自然风作用下车站的平均风荷载、风振响应进行计算与分析;利用计算流体动力学CFD软件对内部列车快速过站时列车风引起的屋盖动态风压力变化进行深入研究,得到详实的主体结构分区等效静风荷载、围护结构风荷载数据,同时对高速列车过站引发的列车风效应问题进行预测和评估,为火车站整体结构设计以及内部站台设计提供参考。     

复杂体型大跨屋盖风荷载特性研究

结合深圳市民中心风洞试验结果,分析了复杂体型大跨屋盖的平均风压及均方根风压分布特性,结果表明:风吹经屋盖上翘角部时由于流线分离所产生的漩涡,导致屋盖角部的平均风压和极值风压都远大于屋盖中部。同时还给出屋盖表面典型测点的三维功率谱,结果表明:屋盖测点风压的能量基本集中在迎风状态的低频部分,尾流和高频部分的风压能量较小。     

北京机场新塔台结构风洞试验研究

对首都机场新塔台结构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高耸塔台结构气动弹性模型的设计制作方法 ,获得了高耸塔台结构的风压分布规律及加速度风振响应特性     

大跨悬挑平屋盖结构风荷载特性的试验研究

对一大跨悬挑平屋盖模型进行了比较细致的风洞试验研究,分析了此类结构屋盖的平均局部体型系数和极值局部体型系数的分布特性,研究了均匀和B类两种不同流场对其风荷载分布特性的影响。结果显示结构在均匀流场和紊流的剪切流场所测得的平均和脉动风荷载特性均有显著的差别,文中进一步测量并讨论分析了屋盖上典型测点脉动风压的功率谱密度(PSD)以及空间不同位置之间的相干特性。最后针对此类形状屋面的特点和风压分布特性,提出了一种气动抗风措施,试验结果显示它可以有效削减屋盖风敏感处的风荷载值。     

风速对空冷支架结构体系风振系数影响的试验研究

空气冷凝器支架结构体性质独特,80%的质量集中在支架结构上部,振动表现为前三阶振动耦合,现行GB 50009—2012《建筑结构荷载规范》关于风荷载的计算对空冷支架体系这种独特的结构形式已不适用。结合某空冷支架结构制作气弹模型,通过风洞试验分析得出:结构的顺风向风振系数β随着风速的增大而减小。为确保此类结构的安全,提出取结构迎风面测点风振系数的平均值1.80进行风荷载计算。     

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...     

大跨度单层网壳结构风洞试验研究

某站房为单层网壳结构,对其风洞试验结果表明:风在屋盖表面发生局部扰流和紊流并形成回旋涡流,屋盖以受升力为主,最不利位置在陡端底部。结构整体对称而局部构造不对称的大跨度屋盖结构,即使在对称风力作用下,风对屋盖整体影响也是不对称的,这主要是由于表面构造不均匀所致。