屋盖倾角对悬挑曲面屋盖风压特性的影响

以体育馆的悬挑曲面屋盖为研究对象,基于风洞试验测试了三种不同倾角屋盖的风压特性,对比分析了屋盖倾角对风压分布及平均、极小风压系数的影响。结果表明:屋盖倾角变化对其平均和极小风压系数的影响显著,尤其是受锥形涡或分离、再附流影响的屋盖局部区域,但风压变化规律受测点的相对位置、屋盖跨度、初始倾角等影响;三种不同倾角屋盖的最不利风压系数极值均位于屋盖角区前端,屋盖倾角渐次增大后的模型M2、M3,其最不利平均风压系数极值较模型M1分别增大7.1%、13.8%,最不利负风压系数极值较模型M1分别增大15.0%、11.0%;受锥形涡分离再附主导影响的屋盖角区,随屋盖倾角增大,其迎风边缘与再附区的风压系数整体上变化趋势一致,即最不利平均风压系数逐渐增大,最不利负风压系数先增大而后少许减小;受分离流或再附流主导影响的其他屋盖区域,其最不利平均、负风压系数随屋盖倾角变化的规律性较差,需分区单独分析。     

突然开孔结构风致瞬态内压极值研究

基于经典内压控制方程,对特定开孔时刻下的瞬态内压峰值响应进行了详细研究,分析孔口开启时间对结构瞬态内压峰值的影响。提出突然开孔结构瞬态内压极值的估算方法,并与精确算法进行对比。结果表明:门窗开启时刻的外压值越大,瞬态内压峰值越大,但两者最大值之间存在着一定的时差;瞬态内压极值与外压达极值时的瞬态内压峰值之间的比值可用放大因子G=1.17来描述;提出的极值计算方法能有效地估算突然开孔结构瞬态内压极值。     

Y形截面超高层建筑风荷载及风效应的干扰效应研究

通过刚性模型同步测压风洞试验,研究周围建筑对Y形建筑风荷载和风效应的干扰影响,分析了全风向峰值正压系数、峰值负压系数、不同风向角下结构顶部加速度及其干扰因子等参数的变化规律。结果表明：干扰效应对全风向最大峰值负压系数影响程度要大于全风向最大峰值正压系数;干扰效应整体上会减少Y形截面超高层建筑全风向最大峰值正压值,增大全风向最大峰值负压绝对值,不利于工程设计,在实际工程时应引起重视;结构顶部最大峰值加速度受干扰效应影响会有所增加,最大峰值加速度为5.28 cm/s2,满足《高层建筑混凝土结构技术规程：JGJ 3—2010》对结构顶点最大加速度的限值要求。     

两空间结构风致内压的复特征值分析

对Sharma提出的两空间结构风致内压线性控制方程组进行复特征值分析,获得了"结构-内压"系统自振频率与阻尼比的表达式。通过典型数值算例,计算分析了系统的自振频率、阻尼比随迎风墙和隔墙开洞面积的变化规律。结果表明,在不同的迎风墙与隔墙开洞面积下,"结构-内压"系统的自身阻尼较小。随着迎风墙面开洞面积的减小,第一阶振型阻尼比急剧增大,但第二阶振型阻尼比基本保持不变;随着隔墙开洞面积的增大,前两阶阻尼比均呈递减趋势。     

气柱共振对开洞结构内压风洞试验的影响

气柱共振对开洞结构内压风洞试验的影响不容忽视,尤其是连通的两空间或多空间结构。阐述了内压风洞试验相似律及体积补偿要求,即按原型与实验风速比的平方进行内部体积补偿,且体积补偿箱须遵守深且窄的原则。从往复压缩机管道系统引入了内压模型腔体的气柱共振频率计算公式。对两种补偿体积的开洞两空间结构进行内压风洞试验,试验结果证实了当体积补偿箱过于深长时,会出现气柱共振现象从而影响内压测量的精度。     

下击暴流风特性及其对高耸桅杆动力作用的实测分析

为了研究下击暴流的风场特性及其对高耸结构的动力作用,依据高度356 m的深圳气象观测梯度塔获取了下击暴流风记录及其加速度响应。分析了雷暴风的平均风速、湍流度及脉动风功率谱特性,并进一步研究了下击暴流作用下梯度塔的动力响应特征。分析结果表明：下击暴流风速剖面形态具有时变性,且不同时刻的风速剖面与目前常用的经验剖面均有一定的差异;雷暴过程湍流强度随高度变化规律性不显著,其脉动风功率谱与von Karman谱和Solari谱较为吻合;下击暴流作用下梯度塔的最大风振响应出现在雷暴过程的上升段而非最大风速时刻,其响应和顺风向风振系数均随高度增加而增大;风振过程中梯度塔多模态参与特征明显,且纤绳振动的影响不可忽略。     

超高层建筑顺风向加速度的干扰效应研究

通过刚性模型同步测压风洞试验,获得了各种干扰工况下受扰超高层建筑表面风荷载,并对不同折减风速下的超高层建筑顶部顺风向加速度响应进行计算,详细研究了不同截面宽度、不同高度施扰建筑干扰下受扰建筑顶部顺风向加速度干扰因子包络值的分布规律以及涡激共振干扰机理,并进一步分析了不同截面宽度、不同高度建筑施扰下的干扰因子包络值之间的相关特性。结果表明,由于涡激共振的影响,宽度比为0.4及0.6时的最大干扰因子包络值分别达到2.3和2.06,在工程结构抗风设计中需重点关注高度相仿但截面相对较小的施扰建筑的潜在干扰影响。在非共振情况下,随着宽度比（施扰建筑与受扰建筑截面宽度之比）的增大,放大干扰效应显著的区域越来越大,相应的最大的干扰因子包络值也呈增大趋势。高度比（施扰建筑与受扰建筑高度之比）为1.2和1.0时的干扰因子包络值之间的相关系数达到91%,当施扰建筑高度达到受扰建筑的1.2倍后,包络干扰因子的分布基本不变。     

台风边缘区风场特性及其作用下高耸桅杆结构风效应实测研究

以深圳356 m气象梯度塔记录的风速时程数据为基础,分析了台风“圆规”边缘区风场平均风速、湍流度及风谱特性,并进一步探讨了台风作用下梯度塔的风致响应特征。结果表明：台风边缘区域大风时段风剖面指数均值为0.243,高度40 m以下湍流强度介于GB 50009—2012《建筑结构荷载规范》中C类与D类场地之间,高度320 m处湍流强度则接近C类场地的;von Karman谱与高度320 m处实测风谱吻合较好,但与低空实测谱存在一定差异;台风激励下梯度塔以横风向振动为主,且风振多模态参与特征明显,纤绳振动不可忽略;结构加速度响应幅值对梯度塔的模态频率和阻尼存在一定影响;结构x向和y向前三阶模态频率整体呈现随加速度响应增大而减小的趋势;阻尼比的识别结果较为离散,y向的前三阶和x向的一阶模态阻尼比随结构加速度响应增大而增大,而x向的二阶和三阶模态阻尼比则随响应增大呈减小的趋势。