辽宁开原7·3龙卷风致结构破坏调研与分析

龙卷风因生消迅速和破坏力强而实测数据稀少，灾后调研成为龙卷强度等级评定和结构破坏机理分析的重要途径。2019年7月3日约17:15,辽宁省开原市突发EF4级龙卷风，附近最大风速可达23 m/s(9级)。基于现场灾情调研判别了龙卷风沿路径的强度等级变化，并依据功能丧失与修复难易程度制定了龙卷风作用下结构破坏等级标准，重点分析了龙卷风下轻钢结构、砖木结构和钢筋混凝土结构的破坏特征，并从构造、传力机理等方面探讨了破坏原因。调研结果表明：建筑物因结构类型差异而表现出不同的破坏特征，其中钢筋混凝土结构仅围护结构受损，表现出最佳抗风性能，而轻钢结构多为扭曲倒塌，砖木结构多发生屋面被吹飞；建议钢筋混凝土结构减少使用屋面瓦片，轻钢结构在屋面边角区增加螺钉数量或减小檩条间距，砖木结构加强屋面与墙体之间的连接。     

有色噪声激发下结构随机振动离散分析方法

本文以线性结构体系在白噪声激发下随机振动离散分析方法为基础,对线性结构体系在有色噪声激发下的随机振动离散分析方法进行了研究。给出均值、均方响应的离散递推式.并为了能在计算机上进行实际运算,给出了实用化计算公式,最后用该方法对一结构进行了实际计算,分析了计算结果。     

随机振动离散分析方法的实用化处理

通过作者前文[2]的讨论,我们得到了随机振动离散分析方法的一个具有无条件稳定性和高精确度的递推公式—β递推格式。但由于在这个递推格式中存在一个增广矩阵求逆的问题,这就给它在实际应用中带来了一定的困难。本文通过等效变换,成功地克服了这一困难,避免了这个增广矩阵求逆,并完全应用了原动力体系质量阵、阻尼阵和刚度阵的对称、带状等特点,大大减少了计算所需的内存和工作量,从而使该方法很实用。     

铝热还原Sc2O3制备Al-Sc中间合金

采用铝热还原法进行了Al-Sc中间合金的制备。实验结果表明：在nNaF.AlF3-KCl-NaCl熔盐体系中,加入适量的ScF3,可以提高Sc2O3在熔盐体系中的溶解度;用液态铝还原Sc2O3制备Al-Sc中间合金,可以提高Al-Sc中间合金中Sc的含量（可达2%,质量分数）,并提高Sc的收率和中间合金的质量,降低生产成本,为Al-Sc中间合金的广泛应用创造有利条件。     

建筑膜材的物理,力学性能及其对结构分析的影响

本文从结构分析的角度说明膜结构成为一种空间结构的发展过程，介绍了膜结构的主要材料一建筑膜材的组成及基基本性能，并进一步说明了影响建筑膜才性能的因素和建筑膜材特性在薄膜结构成形、受荷、下料和施工等过程的分析中的不同表现方式。     

大尺度高低跨柱面屋盖的风压系数分区研究

针对大尺度高低跨柱面屋盖体系风压分布变化梯度较大、跨间相互干扰以及此类屋盖风压分区无相关规范可查阅等问题,在得到各种风向下最不利极值风压的基础上,采用K-means聚类的风压系数快速分区方法将高低跨柱面屋盖表面划分为多个区域,并计算了各区域的分区风压系数。同时,在高低跨柱面屋盖风压系数分区研究过程中,对K-means方法的k值取值范围和最佳k值确定方法进行针对性改进。结果表明,高低跨柱面屋盖的边缘属于风敏感部位,而中间部分风压变化较小,因而在进行大尺度平屋盖抗风设计时,采用聚类方法进行风压分区更为合理。     

平屋盖及双坡屋盖光伏系统风荷载特性试验研究

屋顶光伏系统在强风或极端风气候中破坏的现象时有发生,其风荷载是主要控制荷载之一。为研究平屋盖及双坡屋盖光伏系统的风荷载特性,通过刚性模型测压试验,分析这两种典型屋盖光伏板上、下表面风压及净风压的风压特性,给出全风向角下最不利极值吸力随附属面积的衰减曲线,并与美国加州结构工程协会(SEAOC)制定的平屋盖光伏设计规范以及已有文献建议的光伏板净风压随面积的折减曲线进行了对比。结果表明:平屋盖上光伏板的最不利净风压极值吸力大于双坡屋盖,随附属面积增加而衰减加快;平屋盖上光伏板的净风压与SEAOC规范给出的净风压设计值较为接近;当附属面积较大时,已有研究建议的光伏板设计风荷载取值偏于保守。     

ETFE气枕力学性能试验研究及有限元分析

对1个乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)气枕足尺模型进行形态测试、加载测试及自振测试,研究了气枕的静力性能和动力特性.建立了ETFE气枕有限元模型,进行了形态、荷载及模态分析,验证了有限元分析方法的有效性.结果表明:气枕内压对外荷载较为敏感,荷载作用下内压变化幅度随初始内压增加而非线性减小;作用于气枕中部或单侧的荷载较对称荷载会引起更大的变形和内压变化;相同荷载作用下,气枕变形随初始内压增加而非线性减小;在试验内压范围内,测试气枕的基本自振频率位于6 ～ 10 Hz之间,前两阶自振频率间隔较大,2～5阶自振频率分布更为密集,气枕各阶频率均随初始内压升高而非线性增加;在低阶模态中,气枕上、下层膜面呈对称振动;ETFE气枕为低阻尼结构,各阶模态阻尼比随初始内压增加而减小;形态、荷载及模态分析的有限元结果均与试验结果吻合良好,验证了共同作用有限元模型在ETFE气枕静、动力分析中的准确性和适用性.     

湍流边界层中低矮建筑绕流大涡模拟

通过对平板湍流边界层进行大涡模拟,采用拟周期边界条件维持湍流边界层厚度稳定,提取速度和压力时程作为低矮建筑绕流模拟之脉动入流边界条件,研究脉动入流下的低矮建筑绕流特性。研究结果表明：入流边界特性对网格变化适应性良好,其平均速度剖面、湍流强度、流速频谱特性基本符合空旷地貌风场特性;脉动入流下,建筑表面的平均风压系数、脉动风压系数的计算结果与风洞试验结果基本吻合。受雷诺数及湍流强度的影响,流动分离区负压与试验值存在一定差别;屋盖上分离区风压时程具有非高斯概率特性,尤以气流分离较剧烈的屋盖迎风边缘及屋盖两侧风压的非高斯特性明显,该特征与风洞试验基本一致;受非高斯特性的影响,建议峰值因子g取4.5~5.5。     

外伸板对高层建筑横风向风致响应影响研究

高层建筑风荷载与风致振动是高层建筑抗风设计中的两个控制性因素。已有研究表明,外伸板可以有效降低结构风荷载,但其对结构风致振动的影响并未得到系统研究。选取6种不同的外伸板布置方案,分别开展刚性模型测压试验与气弹模型测振试验,针对布局不同的外伸板对高层建筑横风向风致响应的影响开展对比分析。结果表明：当折减风速不大于11时,外伸长度为7.5%B(B为建筑迎风面宽度)的竖直外伸板可使建筑的横风向位移标准差最多减小26%,外伸长度为12.5%B、相邻两层外伸板间距为8%H(H为建筑高度)的水平外伸板,能够使建筑横风向位移标准差最多减小37%;而当折减风速大于13时,外伸板反而会增大建筑结构的横风向风致响应,从而对建筑结构安全产生不利影响。对于采用外伸板的降载减振设计,当折减风速低于6时,气弹效应对建筑结构横风向风致响应基本没有影响;当折减风速介于6～11之间时,气弹效应能够进一步抑制横风向风致响应;而当折减风速大于13时,气弹效应会引起明显的气动负阻尼,加剧横风向风致响应。