张拉结构风致振动理论和试验研究

为了研究张拉结构风致振动机理和规律,采用风洞试验、流固耦合数值模拟方法(FSI)和频域方法对单片张拉膜结构、张拉膜结构屋盖和单层平面索网的风致振动响应进行了分析.利用风洞试验,研究了来流湍流度、风速、风向角、膜面张力等不同工况对结构测点位移和根方差的影响.采用数值模拟和频域方法,分析了典型风洞试验工况,并与试验结果进行对比,以验证理论分析方法的可靠性.结果表明:在紊流风作用下,单片索膜做随机受迫振动,振动以背景响应为主,FSI数值模拟、频域法与试验结果较为接近;膜结构屋盖在特征湍流作用下发生颤振,数值方法尚未模拟出这一现象;玻璃面板刚度可以有效降低单层索网风致振动响应.     

超高层建筑风致振动的背景与共振响应相关性

国内外风工程界在超高层建筑结构的风振分析中习惯把风振响应分为背景和共振2部分,再通过平方和开方法计算结构总的响应,这种处理方法忽略了背景与共振分量的相关性,从而有可能导致风振响应的计算结果产生误差.文章以530 m高的广州东塔为例,进行高频底座天平测力风洞试验,采用近似算法与精确算法分别计算其风振响应,对背景响应和共振响应的相关性进行分析,并采用相关性系数来定量表达2者的相关性.结果表明,对于本案例,多数风向角下2者的相关系数大致在-10%~10%之间变化,但在结构响应峰值处其相关系数往往较大,最高可达-86%.忽略背景响应与共振响应的相关性在部分情况下会导致响应被低估,而在有时则会导致响应被高估.因此,建议直接采用精确算法计算超高层建筑的风振响应.     

劲风区超高层建筑动力响应的数值试验研究

以某医院综合楼为研究对象,采用ANSYS有限元空间分析软件对其结构进行数字建模,通过对模型初始模态进行分析得出了该模态下结构的位移变形量.同时还分析结构在劲风荷载作用下的变形量与节点速度变化,分析了高层结构在风荷载下的稳定性,为超高层建筑及类似工程提供了参考.     

下击暴流作用下的开洞超高层建筑风致内压及净压

通过自制发生装置在大气边界层风洞中模拟下击暴流风场,对典型开洞高层建筑进行内外压风洞试验,研究下击暴流和B类风场作用下开洞高层建筑的内压、净压特性和内压增益函数,进一步识别孔口特征参数,并将内压极值的理论计算结果与试验结果进行对比分析。结果表明,随风向角的增大,内压系数平均值和极值均先减小后增大。两侧面的净压极值最大,易发生风致破坏。开洞面由于内外压相关系数为正值,内外压作用相互抵消,其净压最小。在50°斜风向的来流作用下,内压增益幅值远大于其他风向角下的结果,且在Helmholtz共振频率处的内压能量显著增大。除70°～100°风向角外,其他风向角下内压系数极值的理论值与试验值吻合良好。     

强风作用下大型双曲冷却塔风致振动参数分析

基于作者已提出的大型冷却塔风振计算方法(一致耦合法),结合风洞测压试验获得的表面气动力模式,分析了结构本身因素和外界干扰对强风作用下冷却塔结构风致振动的影响,对不同动力特性及阻尼比的冷却塔模型进行了风振响应背景、共振、耦合项及风振系数的精细化数值计算,对比并初步探索了周边干扰下大型冷却塔的风振机理.发现了特征尺寸、阻尼比和周边干扰对冷却塔风振响应的影响规律,为进一步理解冷却塔结构风致振动现象,避免不利共振的产生及采取相应的控制措施提供了有益的结果.     

两类不同振动下的动力吸振器

对动力吸振器用于抑制两类不同振动时进行了比较,提出了一种抑制随机振动的动力吸振器的最佳参数的计算公式。     

随机振动动力吸振器最优参数的计算

对主振动系统分别受外力激励和基础激励的随机振动动力吸振器进行分析比较,以主质量位移方差最小作,邮两类基于随机振动的动力吸振器最优参数的计算公式,通过算例分析,吸振效果明显,证明所给公式是有效的,这对动力吸振器的设计计算和使用选择具有理论指导意义。     

降低超高层建筑的局部风压措施

对一栋位于台风区的超高层建筑的刚体模型进行了风洞试验 ,测量了该建筑物表面的平均风压和脉动风压 .在特定风向角下 ,建筑物的几个位置处出现较大的负压 ,不能满足设计要求 .在对建筑物局部外形进行修改之后 ,有效地减小了最大负压 ,满足了表面石材及玻璃幕墙的设计要求 .采取的降低建筑物局部风压的措施可为其他类似实际应用所参考     

某超高层建筑幕墙结构与主体结构动力相互作用机理研究

通过对幕墙支撑结构与主体结构整体模型进行分析,对某600m以上采用柔性悬挂式幕墙支撑结构系统的超高层建筑的地震反应进行了分析,将分析结果与主体结构单独模型分析结果进行了对比,对比分析表明,分段悬挂的幕墙支撑结构的动力特性对主体结构的地震反应存在较大的影响,两者之间存在较强的相互作用,并对两者相互作用的机理进行了研究。     

建筑结构风致内压的研究进展

从理论分析方面概括了内压控制方程的发展过程,评述了结构柔度、Helmholtz共振、干扰效应及结构内部分区等几个影响风致内压的主要因素,并从风洞试验、现场实测与CFD(计算流体动力学)模拟3个方面回顾与总结了国内外风致内压的研究进展,列举了各国风荷载规范对内压的描述.通过分析内压控制方程、影响因素以及研究方法中所存在的...     

山地风场中圆形截面超高层建筑风荷载谱

为了研究山地风场中超高层建筑的风荷载和风振响应特性,必须了解复杂湍流变化对建筑风荷载的影响。在风洞中模拟了4种湍流度,通过3个不同高宽比圆形截面超高层建筑模型,考察了来流湍流度、建筑高宽比、层高度等因素对顺风向和横风向风荷载功率谱影响规律。针对2个方向风荷载功率谱的特点分别采用不同荷载谱模型进行了参数拟合,再以湍流度、建筑高宽比为基本变量对荷载谱模型参数进行二次拟合,初步建立了复杂山地圆形截面超高层建筑风荷载功率谱的数学模型。最后给出一个实例,通过具体山地风速和湍流度剖面,根据提出的建筑风荷载功率谱数学模型,比较了山地和平地圆形截面超高层建筑的风振响应。     

高层建筑静力等效风荷载研究

静力等效风荷载是联系风工程师和结构工程师的纽带,在国内外的风荷载规范中都具有重要意义．文章系统地介绍了国内外对高层建筑静力等效风荷载的研究成果,阐述了各种静力等效风荷载的物理意义．比较了各自的优缺点,以供我国有关研究和设计人员参考．     

粘弹性阻尼器在控制高层钢结构建筑风振反应中的应用

研究了用于控制高层钢结构建筑风振反应的粘弹性阻尼器（VED）设计方法,通过计算整体结构的有效阻尼比,建立了设置VED结构抗风设计的风振系数和脉动增大系数的调整公式,得到了设置VED结构在顺风向和横风向的层加速度计算方法,并以例子证明了VED是一种有效的耗能减振构件,它有效地减小了结构顺风向位移和横风向风振加速度。     

高层混凝土结构裂缝及防治

较全面地从结构设计、施工技术等角度，对建设工程中高层混凝土结构经常出现的裂缝成因进行了研究分析，并重点探讨了高层混凝土结构几个特殊受力部位裂缝成因及防控措施，并通过工程实例对高层结构裂缝成因及治理措施进行了进一步分析，为实际工程中高层混凝土结构裂缝的正确诊断、有效治理提供了参考。     

风荷载作用下高层建筑结构的随机振动分析

选用Ｄａｖｅｎｐｏｒｔ建议的风荷载谱,以固定界面的模态综合法建立了在风载作用下高层建筑结构振动的有限元方程,在风载作用下给出了计算高层结构的位移、转角、弯矩、侧向力的方法。编制程序对某４０层的建筑进行了具体的响应计算。     

B-R准则在大跨空间结构风致动力稳定中的应用

大跨空间结构在风荷载下容易出现动力失稳,属于非保守荷载下复杂系统的动力稳定性,目前研究得较少.动力稳定性问题因具体问题而采用不同的研究方法,首要任务是确定合适的动力失稳判别准则.李亚普诺夫运动稳定性理论是研究动力稳定问题的经典理论,但难以直接应用于复杂结构.BUDIANSKY等提出的B-R准则基于动力响应来判定系统的动力稳定性,可以较好地适用于非保守荷载下结构系统的动力稳定性研究.通过理论分析和算例验证,文章阐明B-R准则本质上是李亚普诺夫意义上的动力失稳判别准则.然后通过对一单层柱面网壳干煤棚模型进行风洞试验,获得结构表面的风荷载时程.根据试验结果,对结构系统进行非线性动力分析,进一步验证了B-R准则在大跨空间结构风致动力稳定性研究的适用性.     

高层建筑风荷载高频测力天平试验技术

风荷载是高层建筑物的主要侧向控制荷载,准确地测量作用于建筑物上的静态和动态风荷载并预测建筑物的动态响应具有重要的工程意义,为此,采用目前国内外应用最广泛的高频动态天平技术对重庆某高层建筑的模型进行了风洞试验,研究了风荷载及其特性,给出了该建筑物在不同风向角的风荷载作用下产生的基底力与力矩系数,为该建筑物的结构抗风设计提供了依据．     

典型高层住宅建筑风压分布特性的试验研究

在大气边界层风洞中对某高层住宅建筑模型进行了风压分布风洞试验,分析了单体及受扰后建筑表面风压的分布特性.结果表明:凹形立面同高度处风压的相关性高,双层悬挑屋檐中,上层受负风压控制,下层受正风压控制,顶部玻璃挡板也受正风压控制;建筑物的风压分布受周边建筑及地形的干扰后产生较大变化,尤其是1倍于干扰物高度范围内,脉动风压的...     

土-结构相互作用对高层建筑风振舒适度的影响

推导了脉动风荷载作用下考虑土 -结构相互作用时高层建筑结构加速度响应的计算公式 .算例表明土 -结构相互作用对高层建筑风振加速度响应有明显影响 .一般而言 ,在软土地基上土 -结构相互作用使高层建筑风振时加速度增加 ,从而增加了人体的不舒适感 ,甚至有可能影响到高层建筑的使用功能 ,故在设计时应引起重视