“双碳”导向共享铁塔塔型研究*

电力和通信共享同一铁塔可有效减少碳排放,有助于实现“碳中和、碳达峰”目标。通过深入分析通信设备安装、天线挂高、电力安全距离、电力输送等需求,提出了2种110 kV输电线路共享铁塔技术方案。基于质量、基底力及塔顶位移等指标的分析表明,2种方案均可满足通信及电力运维要求,而采用通信平台上置共享铁塔具有更好的经济性。基于需求能力比指标(DCR)开展结构优化计算,优化后塔型的总重减少了14.4%。     

不规则结构扭转风荷载

对具有“靴型”造型的超高层建筑进行多点同步测压风洞试验,详细研究该类建筑的扭转风荷载.引入扭转向等效力偶的概念,比较扭转向等效力偶与水平风荷载之间的大小关系.结果表明：等效力偶与水平风荷载量级相当.比较分析各测点层平均和均方根扭矩系数随风向角的变化关系,发现两者都与截面的厚宽比有着密切的联系.最后,采用最小二乘法对超高层建筑扭转层风荷载规格化功率谱曲线进行了拟合,并通过拟合曲线直观反映了扭转风荷载受层高、厚宽比等参数的影响规律.     

不同流场下钢管输电塔塔身气动力特性

根据SZ27102钢管输电塔塔身1/3高度处的典型节段截面尺寸,设计制作不同密实度和宽高比的塔身节段模型及迎风面单片桁架模型. 分别在均匀层流场和均匀湍流场下开展高频测力风洞试验,获得迎风面单片桁架体型系数、背风面荷载降低系数和塔身节段体型系数等气动力参数. 结果表明,高湍流度来流条件会导致单片桁架体型系数的减小以及背风面荷载降低系数的增大,从而导致2类流场下钢管塔塔身节段体型系数较接近. 对于单片钢管桁架体型系数,中国规范推荐取值总体小于试验值,且当密实度较小时偏小程度较明显,建议规范考虑密实度对单片钢管桁架体型系数的影响,适当提高单片钢管桁架体型系数;对于背风面荷载降低系数,中国规范取值大于试验值,也大于英国规范取值,建议中国规范对钢管输电塔背风面荷载降低系数做部分调整.     

复杂外形超高层建筑结构三维风致响应分析

以某一具有“靴子状”外形的超高层建筑结构为工程实例,研究此类具有复杂外形的超高层建筑结构在三维时变风荷载作用下的扭转响应,并考察高阶振型的参与对结构不同位置各内力响应的影响大小. 结果表明,该类超高层建筑结构具有显著的扭转向响应分量,从而导致结构各楼层合线加速度响应显著大于质心处的相应值;高阶振型对基底剪力和扭矩的贡献较大,且整体而言,高阶振型的参与将使得建筑顶部和底部内力响应增大而中部标准层附近减小.     

丘陵地形风场水平非均匀性和导线风荷载

对于大跨度输电线而言,风场水平特性对输电塔线体系的结构设计有重要影响。我国现有GB50545—2010《110～750 k V架空送电线路设计规范》采用风压不均匀系数来衡量风速沿空间分布的不均匀性。在浙江舟山某丘陵地形长约500 m的输电线路沿线构建了一套多点同步风速监测系统,采集获得了近1年的风速风向及温度等数据。基于现场实测数据,分析丘陵地形周边的水平风场特性,定量计算不同档距条件下的平均风速不均匀系数和极值风速不均匀系数。讨论了国内外导线风荷载计算方法中风压不均匀系数和档距折减系数的取值依据,并与现场实测数据得出的经验算式进行对比分析。实测得到的极值风速不均匀系数经验式与国内外荷载计算标准档距折减系数取值基本一致,也与DL/T 5551—2018规范报批稿中给出的档距折减系数计算式相符。     

大型空间桁架结构多目标等效静力风荷载

空间桁架体系不仅具有典型大跨屋盖结构风致响应多模态参与性及特征响应多样性等特点,其在脉动风荷载激励下结构不同部位的风致响应还存在有大量的正负号交替现象。针对以上特性,在分析了单目标等效风荷载不足和局限性的基础上,提出了一种新的多目标等效风荷载计算方法。在该方法中,不仅采用本征正交分解 (POD)法基本原理有效解决了多目标脉动响应极值间的正负号组合问题,寻找出一种在一定程度上最为可能的目标响应分布形式;同时以保证结构关键位置的风致响应为目标,提出了多目标等效风荷载的精确求解方式。最后以杭州新火车东站站台屋盖结构为工程实例,证明了采用该方法得到的多目标等效风荷载不仅能够精确保证关键部位响应与实际结果高度一致,其他非关键部位结果也有一定的精确性。     

基于POD法控制模态选择的大跨屋盖 结构风致动力响应分析

为了提高大跨度屋盖结构风致动力响应频域分析的计算效率,提出先挑选控制模态再进行风致响应有效计算的“二步法”过程.将本征正交分解（POD）法和模态叠加法相结合,建立风荷载作用下大跨屋盖结构各阶模态响应的快速估算方法,并以估算结果作为衡量准则进行控制模态的挑选;在经过挑选得到控制模态后,采用考虑了荷载空间分布相关性和广义风荷载谱中虚部成分的精确完全二次项组合方法（ACQC）进行风致响应的有效计算.将该方法运用于某大型火车站站台屋盖结构,计算表明：在采用相同的模态参与阶数的条件下,本方法得到的风致响应结果具有更高的精确性和更快的收敛性．     

超高层建筑风致响应共振分量的简化计算

在超高层建筑前几阶自振频率所在的量值范围内,广义荷载谱随频率的分布并不具有典型的白噪声特性,基于白噪声假定的风致共振响应成分简化计算公式可能带来明显的计算误差。为此,本文提出了在对数坐标系下结构前几阶自振频率所在的窄带范围内广义荷载谱随频率的线性分布假定,并采用线性回归分析对直线的斜率进行拟合;进一步,在采用变步长辛普生积分确定结构的共振响应成分与直线斜率及结构阻尼比等参数的对应关系后,提出了共振响应分量新的简化计算公式.最后,以某一具有“靴型”外形的非规则超高层建筑为工程实例,验证了采用本文方法计算得到的结构风致共振响应成分相比于传统的白噪声假定结果具有更高的精确性和更广泛的适用性.