开孔结构内部风效应的风洞试验研究

采用刚性模型风洞试验研究结构开孔时的内部风效应。设计制作了具有不同开孔状态的低层房屋模型进行多参数对比风洞试验,研究了开孔结构风致内压的空间分布特性,阐述了风致平均内压及脉动内压的产生机理,给出了平均内部风压系数与均方根内部风压系数的理论估算方法,并与试验结果进行了对比,通过对风压系数时程的分析,探讨了内部风压峰值因子的取值规律及内外压的相关性特性。研究表明风致内压在空间上分布均匀且采用理论方法进行内部风压估算是可行的,在结构设计中有必要提高内部风压峰值因子的取值并考虑内外部风压的联合效应。     

稳态冲击风作用下拱形屋面风压分布试验研究

为研究雷暴冲击风对拱形屋面的作用,基于相似准则进行了拱形屋面模型制作和雷暴风风场物理模拟,并完成了相应的冲击风风洞试验。通过改变矢跨比、高跨比及跨度,进行屋面风压的参数敏感性研究。通过改变屋面中心位置,研究竖向风场的作用。研究表明:屋面位于冲击风极值水平风速附近时,垂直于屋脊方向风压分布与矢跨比密切相关,屋面越靠近冲击风中心则升力越小;当屋面位于冲击风中心时,整个屋面均出现较大的正风压。     

开孔结构风致内压脉动的频域法分析

提出了估算开孔结构风致内压脉动的频域分析方法,并实施了风洞试验进行验证。针对结构迎风面开孔的不利状况,根据伯努利方程导出内压响应动力微分方程,再采用能量法将非线性阻尼线性化,结合随机振动理论及迭代算法得到风致内压脉动量,通过数值算例分析了开孔结构内压频响特性及开孔率、开孔数量与开孔位置对风致内压脉动的影响。设计制作了迎风墙面具有不同开孔的刚性模型对结构内部进行风洞测压试验,试验结果与理论结果较为吻合。理论与试验研究结果均表明,对于结构单一开孔,空腔-孔口动力系统的频响特性及孔口外压谱决定了内压的脉动量,而多处开孔时各孔口风压的相关性也成为影响内压脉动的重要因素。     

大跨屋盖结构风洞试验模型的设计方法讨论

通过理论分析及风洞试验研究大跨屋盖结构风洞试验的模型设计问题。以气承刚度理论为主线阐述了内压传播方程及赫姆霍兹频率、四周封闭屋盖结构及墙面开孔屋盖结构的频移特性和气承刚度的相似性模拟准则,考虑了墙体柔度在理论分析中的关键作用。设计制作了大跨平屋盖刚性模型和气弹模型进行墙面开孔前后的风洞试验,试验结果与理论分析较为吻合。研究结果证明了气承刚度相似性模拟在大跨屋盖结构风洞试验中的基础性作用,并指出在模型设计中调整结构内部容积是模拟气承刚度最有效的措施,而保证刚度比的一致性则是试验成功的关键。     

开孔结构内压传递方程的孔口特征参数识别

对开孔结构内压传递方程的孔口特征参数识别进行理论和实验研究。基于通用双参数内压传递方程,探讨了在正弦波激励下考虑非线性阻尼的孔口特征参数提取方法,并采用时程计算方法对参数提取的精度进行了详细分析,设计并制作了专用的实验装置用于孔口特征参数提取。研究结果表明,基于正弦波激励的孔口特征参数提取方法在共振峰附近的提取精度较为可靠,而发生共振反应是保证孔口参数提取精度的前提。     

封闭式屋盖结构风致响应理论与试验

为了研究封闭式屋盖结构的风致响应特性,用理论方法与风洞试验进行定性与定量分析.在传统模态分析法的基础上考虑结构内压与屋盖的耦合作用,推出了模态空间不独立的频响函数矩阵来描述屋盖的风致响应特性,通过算例分析了内压对封闭式屋盖风致响应的影响机理,并对钢网架平屋盖位移响应和加速度响应在内压影响下的变化进行了参数分析.采用预应力张拉结构体系设计制作了可调刚度屋盖结构的气动弹性模型,在风洞试验中进行屋盖加速度响应的测定,试验结果与理论分析结果较为吻合.研究结果表明,考虑内压后封闭式屋盖结构的风致响应会有所减小,而墙面孔隙率与气承刚度系数是影响封闭式屋盖风致响应的重要因素.     

大型低矮圆柱壳结构风荷载特性的风洞试验

以实际工程中的10方立式钢储罐为研究对象,采用刚性缩尺模型风洞试验方法,获得大型低矮圆柱结构内外表面的风压分布规律.结果表明：大型低矮圆柱壳结构外表面的风荷载与规范采用的数据有较大差异,内表面风压呈现出明显的波动.对平均风压和脉动风压的相关性分析表明,准定常理论仅对外表面的背风区适用.对各测点风压时程数据进行三阶和四阶矩统计量分析,研究低矮圆柱壳表面风压的非高斯特性.结果显示：绝大多数测点的概率密度偏离高斯概型.为了便于设计应用,给出非高斯峰值因子的参考数值.与以往试验结果的比较表明：不同高径比的圆柱壳风荷载有所不同,负压区的体型系数绝对值随着高径比的增大而增大.     

高耸钢管塔结点极限承载力的试验研究与理论分析

连结板钢管结点是高耸钢管塔结构设计中的关键部分,常规的钢管结点简化计算理论过于粗糙,使设计人员不能了解结点局部屈曲时的应力分布,从而无法准确把握结构设计的安全系数。根据同类型结点的足尺试验结果,提出了适用于估算此类结点极限承载力的极限分析模型,并编制了相应的程序,通过与试验结果及有限元计算结果的比较,证明该模型适用性较好,对工程设计有较好的理论意义和实用价值。     

带竖向肋条高层建筑风荷载的测力测压对比

为研究带竖向肋条高层建筑的风荷载,分别采用测压和测力风洞试验方法,分析肋条外伸长度与建筑顺风向宽度比(b/B)对高层建筑各立面风压分布的影响,对比测压和测力试验获得的结构基底剪力平均值和标准差。研究表明：正迎风情况下竖向肋条使得迎风面边缘风压急剧降低、甚至出现负风压,而背风面负风压绝对值随着b/B的增大而减小;在各风向角下,当b/B为1%～3%时结构基底剪力平均值的测力结果均大于测压结果,其主要原因是测压试验无法考虑肋条的挡风贡献,尤其在斜风向下两种试验方法结果的差异更大,最大相差14.89%;对于结构基底剪力的标准差,无肋条模型的测力结果大于测压结果,当b/B为1%～4%时,测力结果小于测压结果,当竖向肋条较长(b/B≥2%)时,测力试验比测压试验更适宜获取高层建筑的风荷载。根据测力试验结果,拟合了考虑竖向肋条影响的结构基底剪力平均值修正系数关系式,拟合公式可用于带有不同布置竖向肋条的高层建筑的基底剪力平均值评估。     

腐蚀冻融循环作用下钢筋混凝土电缆排管抗剪试验

为研究埋设在地下的钢筋混凝土电缆排管耐久性问题,通过快速腐蚀冻融循环试验,分析了其对钢筋、混凝土材料的力学特性以及构件抗剪性能的影响。结果表明,经过腐蚀冻融循环后,钢筋的屈服强度和极限拉伸强度降低;混凝土性能呈现明显劣化;构件的抗剪承载力、刚度、延性和裂缝开展表现为明显的退化。