内置有水平挡板的矩形储液器非线性晃动分析

该文以内置有水平挡板的矩形储液器为研究对象,对储液器的非线性晃动问题展开研究。利用势流理论和虚功原理,推导了由水平挡板引起的储液器非线性阻尼比(非线性体现于波高有关)的计算公式,同时考虑水平挡板对储液器晃动频率的影响而对非线性阻尼比计算公式进行了修正。结合液体晃动的非线性分析理论,研究了水平挡板处于不同位置、挡板长度不同时储液器的液面波高与晃动力变化情况。利用Fluent软件进行了数值模拟,并与理论模型分析的结果进行对比。结果表明：当水平挡板靠近储液器底部或长度较小时,储液器内液体的非线性晃动现象较明显,利用非线性三阶模态方程推导得到的波高、晃动力与数值模拟结果较接近,而仅考虑一阶线性响应会明显低估储液器液面波高,但其求解的晃动力却与考虑非线性值的状况基本一致;随着挡板到自由液面距离的变小或挡板长度的增大,储液器液面波高、晃动力幅值减小,液体晃动呈线性变化,说明水平挡板靠近自由液面或增大其长度时能够提高储液器的阻尼比,进而也更能抑制液体的非线性晃动。同时水平挡板逐渐靠近自由液面或长度逐渐增大时,储液器晃动频率逐渐减小,减小的幅度分别可达到5.7%～28%。     

基于遗传算法的摩擦摆TMD系统参数优化分析

为使高层建筑顶部设置双向摩擦摆(FPS-TMD)系统的风振控制效果达到最优,本文采用自适应基因遗传算法,对此类被动控制系统的滑道摩擦系数和两个方向滑道半径的优化设计进行相关研究。并以广州新电视塔为实例,以顶部有无设置FPS-TMD系统的主体结构顶部风致位移或风致加速度均方根之比最小为风振控制优化设计的目标函数,采用自适应基因遗传算法,利用精英保存策略、自适应交叉和变异算子,以及自适应罚函数处理主体结构的风致层间位移约束、顶层风致位移和顶层风致加速度响应约束条件。优化分析结果表明,采用本文的自适应基因遗传算法,可以有效地对顶部带双向摩擦摆TMD系统的高层建筑,进行风振控制条件下的系统参数优化分析。     

实测风场风速风向耦合的三维非平稳特征研究

为了获取考虑风速风向耦合效应的实测风场非平稳特征,在获取三维脉动风速时程的过程中,采用EMD方法建立了三维脉动非平稳风速模型,并推导出了脉动风速时程表达式,进一步发展了风速时变标准差、时变湍流强度的概念。以高层建筑实测台风数据作为算例,并与平稳风速模型进行对比分析,验证了非平稳风速模型的准确性和优越性：不需要选取基本时距;时变的物理量能反映微观特征,更能反映风速的非平稳性。通过平稳度指数检验了数据分析过程的平稳性特征,结果表明：风速在频域内的平稳性指数随着频率的增大而逐渐增大;不考虑风向时,风速的平稳性指数大小是与风速的变化速率相关的;非平稳风速模型所计算的脉动风速平稳性较平稳性模型方法所分析结果有所改善。     

竖向布置沿高度内缩的某超高层建筑施工模拟分析

以竖向布置沿高度多次内缩的某超高层建筑为研究对象,采用了有限元分析软件ETABS,对该结构进行了全过程的施工模拟力学性能分析。对其分别考虑一次性整体加载、不考虑混凝土收缩徐变和考虑混凝土收缩徐变,各施工楼层的竖向位移、水平位移和部分主要构件内力的变化情况,以及施工至部分主要楼层时考虑外筒框架向阳面与背阳面温差作用对结构水平位移的影响。结果表明:对于竖向布置沿高度多次内缩的超高层建筑结构,对其结构水平位移的分析与对竖向位移的分析同等重要;考虑混凝土收缩徐变时,其对施工期结构竖向变形的影响明显要大于其对结构水平变形的影响,特别是在此类建筑的后期施工和使用阶段;考虑向阳面与背阳面温差与否对结构水平位移影响较为明显。施工模拟分析结果对竖向布置沿高度内缩的超高层建筑在施工期的变形质量控制具有重要的指导意义。     

内置有挡板的矩形水箱阻尼比估算方法比较分析

该文以一矩形水箱为研究对象,假定水箱底部受到的外加激励为正弦激励,利用能量耗散原理和虚功原理两种方法,分别推导了底部安装有多块垂直挡板和左右侧壁对称安装有多组水平挡板的矩形水箱线性阻尼比估算公式。一方面,分析和讨论了挡板宽度、挡板所在位置、水深比及激频比对水箱系统线性阻尼比的影响;另一方面,把阻尼比数值估算结果与已有实验结果进行了对比分析。该文研究结果表明：在线性条件下利用能量耗散原理和虚功原理推导的矩形水箱阻尼比估算公式具有一致性,且都具有较好的估算效果;同时激频比对矩形水箱的阻尼比影响较大,不可忽略。该文研究结果对内置有多种类型挡板布置形式的矩形水箱阻尼比的估算具有一定的参考价值。     

Wind tunnel testing of wind pressures on a large gymnasium roof

A wind tunnel test was conducted for a large steel gymnasium structure. Simultaneous pressure measurements were made on its entire ellipsoidal roof in a simulated suburban boundary layer flow field. Special attention is paid to the characteristics of fluctuating wind pressures in different zones on the roof. Some selected results are presented: 1) correlations between fluctuating wind pressures on both roof surfaces, 2) eigenvalues and eigenvectors of covariance matrices of the fluctuating wind pressures, 3) probability distributions of the fluctuating wind pressures, and 4) statistical characteristics of peak factor. Furthermore, the applicability of the quasi-steady approach is discussed in detail. Based on the results, an empirical formula for estimating the minimum pressure coefficients, using a peak factor approach, is presented. Comparison of the minimum pressure coefficients determined by the proposed formula and those obtained from the wind tunnel tests is made to examine the applicability and accuracy of the proposed formula.     

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。     

基于可调变异算子求解遗传算法的欺骗问题

高层建筑由于自振周期长、阻尼小,其高柔的特征使其对风荷载特别敏感,风荷载是沿海地区超高层建筑的主要水平控制荷载,因此在强/台风作用下,其抗风设计须在满足规范安全要求的前提下,同时又要经济实用和结构性能高效,为此,开展高层建筑抗风优化和风振控制方面的研究具有十分重要的现实意义。该文在对高层建筑抗风优化设计和风振控制研究现状做简要介绍的基础上,首先根据风荷载的特点,着重研究了考虑风速风向联合概率分布和基于可靠度及性能化的高层建筑抗风设计方法,采用最优准则法,以结构的总重或总造价为目标函数,以顶部位移、层间侧移以及顶部风致加速度为约束条件,对高层建筑结构杆件截面抗风优化设计的相关问题进行了研究。同时为提高基因遗传智能优化算法的收敛速度和获得最可能优化解,该文提出了传统基因遗传的改进算法(如基于改进罚函数及分级遗传算法)用于结构抗风优化设计。在结构拓扑抗风优化方面,则主要引入分层优化的概念,对变密度法和改进动态进化率的双向渐进拓扑优化方法,应用于抗风结构的拓扑构型优化算法进行了相关研究。通过实例分析验证了上述结构抗风优化算法的高效和正确性。在风振控制方面,该文结合摩擦摆系统和调谐质量阻尼器各自的优点,提出了摩擦摆调谐质量阻尼器(FPS-TMD)被动控制系统,对其力学和动力特性,以及高层建筑顶部带FPS-TMD系统的风振控制理论,进行了相关研究。以结构控制第三代Benchmark模型为实例,研究顶部带FPS-TMD系统的高层建筑风振控制效果,同时结合该文开发的基于小型电振动台的实时混合实验测试平台,采用风振控制实时混合实验结果与理论模拟计算结果的对比,验证了该文提出的FPS-TMD被动控制系统,应用于高层建筑风振控制的有效性。     

大跨度变截面门式刚架抗风优化设计研究

在运用考虑背景响应的LRC方法计算等效静力风荷载施加在变截面大跨门式刚架的基础上,通过SAP2000API函数用MATLAB调用有限元分析结果,采用虚功原理构造其位移约束条件,运用拉格朗日乘子法建立优化问题的数学模型。运用最优准则法(OC),探讨了大跨度变截面门式刚架抗风优化设计的相关方法。通过对构造的函数进行迭代求解得出其优化的最小截面,并与峰值因子法求静力风荷载的优化结果进行对比。对比的结果表明:运用OC优化算法收敛的迭代次数较少,且利用LRC方法建立的等效静力风荷载条件下的优化结果更加经济,也更符合风荷载的实际特性。     

装配式钢结构系统选型及节点连接技术分析

装配式钢结构模块化施工技术作为一种先进的施工方法,与传统现场施工技术相比,它提供更快的施工、更安全的制造、更好的质量控制和更低的环境影响。随着结构系统形式和材料的不断发展,装配式模块化施工方法在高层钢建筑中的实际应用潜力巨大。本文介绍了钢建筑装配模块化施工技术的最新进展,重点介绍装配式钢结构系统和节点连接技术的比较与分析,对高层装配式钢结构建筑的施工具有一定的参考价值。