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。     

750kV变电站构架柱顶避雷针及地线柱结构风洞试验研究

变电站构架柱顶避雷针及地线柱是对风荷载极为敏感的高耸结构,其风致振动破坏对变电站的安全运行影响很大。针对某750 kV变电站构架柱顶避雷针结构进行了气动弹性模型风洞试验,获得了模型结构的动力特性、高风速下顺风向风振响应和低风速下横风向风振响应以及结构的分段风振系数,经与现行相关设计规范的风振系数计算值、有限元时程分析数值对比,表明现行规范对这类结构的风振系数存在低估的风险。     

超高耸烟囱的风速时程分析

采用谐波叠加法对高度为950m的超高耸烟囱进行了风速时程模拟,并对烟囱进行了瞬态动力学计算,得到了烟囱风振响应,最后计算了烟囱的位移风振系数,结果表明：西缪谱在350m高度范围内适用于高耸结构,烟囱的风振系数随高度增大而增大。     

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.     

高层建筑顺风向风振系数研究分析

以具体工程为例,采用线性滤波法模拟了顺风向脉动风场,在时域内计算了高层建筑结构风振响应,并对位移阵风荷载因子法、惯性风荷载法和荷载规范法所计算的风振系数进行了对比分析,以供参考。     

冷却塔风振响应的数值计算

针对拟建的大型冷却塔,通过ANSYS软件建立了三维有限元模型,采用MATLAB对脉动风荷载编写了基于自回归法的模拟计算曲线,并采用时程分析法对冷却塔整体的风振响应情况进行了计算,在此基础上分析了风振模态和风振系数.     

结构顺风向风振的规范表达式及有关问题的分析

基于结构随机振动理论 ,可导出顺风向风振时各类风响应。对于响应以第 1振型为主的高耸结构等结构 ,常以先求风振系数再求各类风响应较为方便。风振系数国内外有不同的表达式。结合我国荷载规范风振系数表达式 ,可推出与Davenport风振系数完全相同的表达式 ,以及任何其他表达式。对在应用结构随机振动理论推导时常见的错误加以分析。展望了 2 1世纪风振研究的发展和变化     

银川机场航站楼钢结构风振分析

对银川机场扩建工程中的航站楼主楼钢结构的风致振动效应进行了分析.简述了该建筑风洞试验的风压分布特点.采用基于里兹向量的振型分解频域法进行结构风振计算.分析了该结构的风振效应的数值和分布特点,发现平均风荷载较大区域(靠近来流区域)的风振系数相对较小,而平均风荷载较小区域(远离来流区域)的风振系数反而大.结构的平均风效应和脉动风效应并不完全符合分布相似的特点,因此在设计时简单地采用统一风振系数的做法,将不能有效反映结构的实际风致振动效应.     

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。     

点支式玻璃建筑鱼腹式柔性支承体系风振响应分析

以清华大学游泳馆点式玻璃建筑设计为背景 ,在点式玻璃建筑中两种常用的鱼腹式柔性支承系统动力特性研究的基础上 ,运用AR法对脉动风荷载进行了模拟 ,将风荷载导入ANSYS对鱼腹式柔性支承体系的风振响应进行了时程分析。分析了支承体系的风振系数 ,并研究了预应力和矢跨比对风振响应和风振系数的影响。     

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。     

网壳结构的风振响应频域分析法

网壳结构跨度大、重量轻、自振周期长,和高层、高耸、悬索结构一样属风敏感性结构。目前频域方法、时域方法以及离散随机振动法是风振响应计算的三类具体方法。本文主要推导了网壳结构的风振响应频域分析法;根据推导过程编制了MATLAB程序,用所编程序对一K6-5凯威特型单层球面网壳进行了算例分析。     

大跨结构屋盖风致响应状态Newmark法

本文运用状态空间Newmark法,推导了大跨屋盖结构在时域内的随机风致响应和风振系数的计算方法。通过对一大跨平面空间网架结构的建模分析,计算得到了屋盖的随机风致动力响应时程,研究了屋盖的荷载风振系数和位移风振系数,分析比较了表面两种风振系数的分布特性和变化规律,研究结果可以作为大跨度网架屋盖风荷载设计的一种参考。     

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.     

虚拟激励法在高耸结构风振分析中的应用

虚拟激励法是我国著名学者林家浩教授提出的一套快速、精确、高效的随机振动计算方法,较之传统的随机计算方法,该方法在计算大型复杂结构方面优势明显.为了解广州电视塔的风振响应特征,将其引入到高耸结构的风振响应计算中,利用广州电视塔作为算例进行脉动风荷载顺风向响应分析.分析结果表明,广州电视塔的风振响应超过规范的容许范围,有必要进行电视塔的风振控制研究.     

悬索拉线塔(塔线耦合模型)脉动风分析

基于脉动风的动力特性,采用谐波合成法以Davenport风谱模拟了多条风荷载时程曲线。在时间域内对输电塔做了风振响应时程分析。通过大量的数值模拟和统计分析得到脉动风功率谱和相干函数曲线以及悬索塔四线三塔的耦合模型的风振系数。     

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。     

考虑气动阻尼的窄基塔风振系数分布规律研究

为研究考虑流固耦合影响时窄基角钢塔风振系数分布规律,选取一直线塔为研究对象。通过引入气动阻尼以考虑流固耦合的影响,采用时程分析法、《建筑结构荷载规范》(GB 50009—2012)中的方法和频域分析法计算0°和90°风向角的风振系数,对比采用不同方法时考虑与不考虑气动阻尼的结果以确定规律。经分析可得出结论：(1)气动阻尼对窄基塔风振系数的影响不可忽略,且随高度增加而更加显著;(2)呼高范围内输电塔风振系数沿高度近似线性变化,呼高以上部在横担和地线支架处发生突变,大于同高度塔身处的数值,《建筑结构荷载规范》(GB 50009—2012)中的方法得出的结果不能反映该特点;(3)时程分析法和频域分析法求得0°和90°方向风振系数具有相似的分布规律,时程分析法的风振系数整体加权值小于频域分析法的结果,0°风向角的风振系数整体加权值大于90°风向角的结果。     

双钢管塔顺风向风振反应的TMD控制研究

研究分析了利用悬吊式TMD对某双钢管圆锥塔结构的顺风向脉动风振响应控制。建立了较精确的三维有限元模型,根据已有理论仿真得到其脉动风荷载时程,利用有限元方法在时域内对该塔的风振控制进行了动力反应计算。分析了TMD参数对高耸结构控制效果的影响,并与频域分析的结论进行了比较。通过合理选择TMD参数,有效地抑制了该塔的顶点位移反应。