考虑塔-线耦合作用的输电塔体系风振系数研究

考虑塔-线耦合作用的体系风振响应以及对应情况下的输电塔等效风荷载的风振系数取值是输电塔抗风设计的基础,结合某220kV输电线路一塔两线实例,通过气弹性风洞试验和有限元数值模拟的方式,研究输电塔在考虑导、地线耦合作用下的风振响应规律,计算其对应的输电塔等效风荷载的风振系数,并与我国现行规范中的相关取值进行对比,结果表明:横担和输电线的存在使得塔身中上部的风振系数明显增大,在进行输电塔设计时需考虑其影响;建议采用《建筑结构荷载规范》(GB 50009—2012)和《高耸结构设计规范》(GB50135—2006)来计算风振系数时,对横担位置进行修正或单独考虑,而《架空输电线路荷载规范》(DLT5551—2018)更适用于输电塔类结构的风振系数的计算。     

探讨标志牌龙门架选型的跨径分界点

标志牌龙门架在各类道路中大量应用,龙门架类型选择不仅影响工程造价,也与结构安全密切相关。如20 m跨径的桁架式门架比小门架结构受力更加合理,其用钢量反而节约30%左右。以上海地区为例,采用统计方法分析2类常用门架钢材用量与跨径的关系,寻找最佳的跨径分界点,达到总结、参考的目的。     

大型冷却塔风振系数取值探讨

为澄清大型冷却塔等效风荷载设计安全问题,对比了系列气弹模型风洞试验、中国水工规范(GB/T 50102—2014)和欧洲规范(VGB-R610e:2010)的风效应关键参数-风振系数取值情况。按照欧洲规范推导了适用于中国风场环境的冷却塔风振系数计算公式,并对不同高度冷却塔风振性能及影响因素进行分析。相比于中国规范采用依赖场地类别的常数项作为风振系数,欧洲规范风振系数则考虑了冷却塔几何尺寸与动力特性、基本风压大小等多种因素的影响;两国规范风振系数取值与风洞试验结果均有一定的偏差。将众多影响因素归结为气动力参数和结构线型参数,对塔筒壳体的风振系数取值进行分析,最终推荐了一种大型冷却塔风振效应计算方法。     

贝雷式龙门架设计中的有限元分析

提出贝雷式龙门架挠度的相当梁简化计算方法,利用有限元分析软件对常用跨径的贝雷式龙门架挠度及自振频率作了计算。通过数值分析得出贝雷式龙门架的最大挠度与跨径的立方近似成正比,与相当梁的最大挠度成线性关系,自振频率与跨径成倒数关系。并拟合出贝雷式龙门架挠度与相当梁挠度,自振频率与跨径之间的关系式。为类似的贝雷式龙门架挠度、自振频率计算提供了一种简便可行的方法。     

LNG储罐风荷载计算对比研究

为探究中、欧规范中关于LNG储罐风荷载规定的异同,文中将GB50009-2012《建筑结构荷载规范》与BSEN 1991-1-4:2005作了对比,分析了风振系数、体型系数、风压高度变化系数以及风荷载组合系数的取值规定。并结合某LNG储罐项目,运用两种规范计算分析不同部位在风荷载作用下的有限元内力。结果表明:按照欧洲规范计算内力结果比中国规范计算结果大。在实际工程中,需综合考虑,正确选取规范。     

贝雷式龙门架设计中的有限元分析

提出贝雷式龙门架挠度的相当粱简化计算方法,利用有限元分析软件对常用跨径的贝雷式龙门架挠度及自振频率作了计算.通过数值分析得出贝雷式龙门架的最大挠度与跨径的立方近似成正比,与相当梁的最大挠度成线性关系,自振频率与跨径成倒数关系.并拟合出贝雷式龙门架挠度与相当梁挠度,自振频率与跨径之间的关系式.为类似的贝雷式龙门架挠度、自振频率计算提供了一种简便可行的方法.     

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。     

脚手架风荷载计算探析

钢管脚手架设计计算中,风荷载是重要的可变荷载之一,在某些计算工况下对架体的承载能力计算起控制作用。长期以来,各类脚手架安全技术标准中对于风荷载标准值的计算公式均是源自于现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009的基本框架,只是根据脚手架的结构特点对其中的参数进行了有针对性的调整。通过分析现行的各类脚手架标准中关于风荷载的计算公式,发现在风振系数考虑、基本风压选取、架体挡风系数计算、风荷载体型系数确定等方面存在一些问题及认识误区,甚至存在计算的奇异性问题,为此该文对脚手架风荷载计算的一系关键问题进行探析,并给出解决的建议。     

±1100 kV特高压直流输电线铁塔风致响应及风振系数研究

塔身高、横担超长及刚度不均匀是±1 100 k V特高压直流输电线铁塔的显著特征,与普通高压输电塔相比,其"头重脚轻"现象更为严重,风荷载的作用效应及风振响应更加复杂。通过运用Davenport风速功率谱模拟大气边界层的脉动风速,并考虑风荷载的空间相关特性,模拟分析B类场地43 m/s基本风速下该输电塔的风荷载时程;开展该铁塔风致响应的数值分析,研究其风振特点、顺风向风振系数计算方法及沿高度变化规律。基于风振响应分析可知:±1 100 k V特高压铁塔的风振系数沿高度并呈成线性分布,即在横担附近存在较大突变,与现有计算理论不相符;由于风振系数相关规范值忽略结构物外形、质量沿高度不均匀变化的影响,未能准确反映整塔风振系数沿高度的变化规律,且偏于不安全。     

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。     

新荷载规范下高耸结构风振系数计算探讨

由于新版建筑结构荷载规范对顺风向风振系数作出了较大修改,本文对高耸结构设计规范中的相应问题进行了研究。首先,总结了新荷载规范对顺风向风振系数的修改要点,比较了新的风振系数表达式与原表达式之间的异同,分析了新规范共振响应因子R、背景响应因子B_z与旧规范脉动增大系数ξ、脉动影响系数v之间的关系。其次,通过数值计算研究了新荷载规范下高耸结构风振系数相关参数取值所受到的影响。然后,探讨外形不规则的高耸结构风振系数的计算。最后,提出了与新荷载规范形式相协调的高耸结构风振系数表达式,编制了相应参数的计算表格,并通过实例计算和时程分析进行了验证。     

锥筒型塔架风振响应分析及风振系数研究

为研究塔架在动态风作用下的风振响应及风振系数,采用谐波叠加法模拟得出脉动风荷载,将风荷载导入有限元软件,进行风电塔架的风振响应分析。通过风电塔架在稳态风荷载和基于GB 50009—2012《建筑结构荷载规范》计算的静风荷载作用下的静力分析,进一步对比风电塔架在动力风荷载与静力风荷载下的作用效应。结果表明:脉动风荷载对风力发电塔架的影响显著,在塔架设计中应该引起足够重视。在塔架44m以下所求荷载风振系数大于基于规范计算的风振系数,说明规范计算值偏小,应引起重视。     

考虑蒙皮效应的门式刚架结构风振响应分析

为研究风荷载作用下围护结构的蒙皮效应对门式刚架结构力学性能的影响,通过ANSYS软件建立门式刚架不考虑蒙皮效应的空间骨架模型以及考虑蒙皮效应的整体有限元模型,利用东京工艺大学低矮建筑气动数据库中的相关风洞试验数据,进行动力时程计算,分析结构的风振响应。结果表明:蒙皮作用可以较大地提高结构的自振频率,减小结构的自振周期。侧向风荷载作用下,刚架的侧向位移风振响应降低,除背风面梁柱连接处节点应力响应有所增加外,其余部位的应力均减小。     

某海洋平台提升塔架风振系数分析

在提升用高耸塔架结构设计中，风荷载对结构的内力及安全性通常起控制作用。对于高度大于30m的塔架结构，影响其风荷载的主要因素除了基本风压、风压高度变化系数、结构体型系数、结构风振系数之外，还应考虑长时持续的提升吊重对结构动力特性及风振系数的不利影响，这是一般塔架结构设计中不存在的问题。本文通过对一实际提升用高耸塔架结构风振系数及风荷载的分析，研究吊重荷载对高耸塔架结构动力特性及风振系数的影响特征。数值分析表明，吊重影响结构的动力特性，也显著影响结构的风振系数。为此，本文进行该塔架结构抗风设计时，采用等效折算法引人实际吊重荷载，考虑其对结构动力特性的影响，通过对比分析得到合理的结构风振系数，为结构设计提供依据，也为此类结构的风荷载计算提供资料和建议。     

钢桁架安装用龙门架设计与应用

本工程由于现场不具备大型吊装机械作业,需设计龙门架。经过详细计算,考虑各种因素,设计了以卷扬机为动力的龙门架,该龙门架制作简单、安装方面,造价低,能完全满足施工需要。     

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.     

中美澳风荷载规范重要参数的比较

对中国、美国和澳大利亚三国正在使用的建筑规范中关于风荷载的条文进行了深入对比研究.我国风荷载规范各主要参数的规定与其他国家的规范基本一致,特别是基本风压的取值方法基本相同,风压高度变化系数的区别不大,主要的区别在于体型系数的分类体系化以及风振系数的计算方法.     

单侧大跨度钢结构屋盖风致响应分析

在对单侧大跨度屋盖做风振响应分析时,考虑竖向风荷载与不考虑竖向风荷载的区别,结合实际工程,对其做了CFD数值风洞计算,得到最不利风向角为正对看台的180°风向角,以及该风向角度下屋盖的风荷载体型系数分布情况,再利用Kaimal顺风向风速谱和Panofsky竖向风速谱编制程序输出风速时程,对屋盖结构进行了考虑竖向风和不考虑竖向风两种工况的有限元动力时程分析。结果表明,考虑竖向风与否对风振系数影响并不大,但考虑竖向风作用时其节点位移将是不考虑时的2倍左右,其振动幅值也有所增大,在做大跨度屋盖设计时应给予足够的重视。     

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。     

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。