钢结构屋盖风振计算的软件实现

钢结构屋盖的荷载风振系数和风压计算具有庞大的工作量.综合考虑水平风和竖向风的作用,应用频域法对屋盖结构风振特性进行了分析,编制了可以与结构有限元计算软件衔接的考虑多阶模态组合的风振风压计算软件.经实例分析验证,大大提高了设计的效率和精度,效果良好.     

大跨曲面屋盖风洞试验通用数据处理软件的开发

基于Windows平台，开发了大跨曲面屋盖风洞试验数据处理的可视化通用分析软件。介绍了针对脉动风压测试过程中的信号畸变处理方法、风压试验数据的表示形式、积分计算整体和局部气动力系数、软件的界面设计、基本的使用功能以及针对具体结构类型所采用的一些提高试验效率简化试验过程的措施，还采用神经网络方法对已测的风压系数数据进行精细化处理以准确地求取整个屋盖结构风荷载的完整特性。所开发的软件已经受多个大跨屋盖建筑物风洞试验的检验，在该类结构物风洞试验中发挥着非常重要的作用。     

大跨平屋盖结构风压分布特性的神经网络模型

影响大跨平屋盖结构风荷载分布特性的因素很复杂，且具有不确定性，仅靠风洞试验难以完整的描述其风荷载分布的整体特性，针对这种情况，本文中提出用改进的BP神经网络和模糊神经网络两种方法来建立反映大跨平屋盖结构风压分布特性的模型，并用试验数据进行了验证．结果表明，这两种模型都能很好的逼近和预测大跨平屋盖结构风压分布的特性，相比之下，改进的BP神经网络稳定性较好，但逼近速度慢，精度也不高；而模糊神经网络由于结合了模糊系统和神经网络的优点，其稳定性好，逼近速度快，且精度高，这表明模糊神经网络方法是预测大跨平屋盖结构风压分布特性的有效途径，在结构风工程中具有广阔的应用前景。     

大跨度索穹顶结构风振响应的频域分析

建立了考虑和不考虑上覆膜影响的两个有限元分析模型,针对一工程实例,进行了结构的模态分析以及风振响应的频域分析,得到了结构的脉动风振位移响应根方差.结果表明:参振模态的适宜取值随跨度的增大而增大;对于跨度100m以上的类似索穹顶结构,建议所选的参振模态数不小于450;CSM体系索、立杆节点的动位移根方差小于CS体系;CSM体系中膜面的耗能作用不可忽略;在风荷载作用下,CSM体系的脉动风能大部分由膜面耗散;对于跨度较大的索穹顶结构,顶部索膜结构对整体结构的风振响应有明显的影响.     

基于ANSYS的大跨旋转楼梯结构振动分析

对实际工程中出现的大跨旋转楼梯,普通设计计算方法已经不能满足对建筑以及结构等方面的要求.利用有限元结构分析软件进行结构振动分析计算,以得到结构动力特性,了解结构整体力学性能,并得出采用扁钢作为踢板可以有效地提高结构的整体刚度,从而避免结构晃动过大,增加了舒适度.为相关工程提供一定的参考.     

拱型波纹钢屋盖结构风振响应的频域分析

拱型波纹钢屋盖结构自重轻,在风荷载作用下结构的动力响应较为显著,在设计中应给予足够重视.利用ANSYS有限元软件中的壳单元Shell63模拟拱型波纹钢屋盖结构,研究了结构的自振频率和振型,并对结构在脉动风荷载作用下的性能进行了随机振动分析.研究成果不仅验证了脉动风荷载对这种结构是一种非常不利的荷载形式,而且给出了这种结构风振系数的建议取值.     

大跨拱形结构等效静力风荷载

基于计算流体动力学(CFD)方法和有限元动力时程分析法,数值模拟脉动风特性,获取脉动风速时程,以此作为数值风洞模拟的入口边界条件.运用FLUENT软件对大跨拱形结构进行脉动风作用下结构的非稳态分析,得到作用于结构的时程风压荷载;运用ANSYS分析软件进行结构的风振响应计算,分析获得了基于结构风振响应时程的等效静力风荷载.提出多目标等效静力风荷载加权组合系数的定义,计算获得了大跨拱形结构的多目标等效静力风荷载,并验证了其计算精度.研究结果表明,在基于该方法所得等效静力风荷载作用下,结构静力响应计算结果与风振动力时程响应极值吻合.     

罕遇地震下大跨隔震结构随机地震响应

为研究大跨隔震结构在多维多点地震输入下的复杂性态,首先人工合成了同时考虑地震动场空间相关性和非平稳特性的多维多点随机加速度时程,然后采用绝对位移输入法计算多维多点和多维一致激励下大跨隔震网架结构地震反应,最后以结构跨度、视波速为主要变量系统地研究两种地震动输入模式下大跨隔震结构网架屋盖水平向和竖向地震反应的差异。结果表明:大跨隔震结构多点输入效应随着视波速的增大逐渐减弱,当视波速达到500 m/s之后可忽略,即得到"界限视波速";多点输入效应随着跨度的增大而增强,得到可以忽略和必须考虑多点输入效应的"界限跨度"分别为60 m和120 m;水平变形隔震效果随着结构跨度的增大呈现出整体变好的趋势,没有明显的竖向隔震效果;大跨隔震结构网架屋盖周边支座附近响应较大,易出现隔震后响应较大的情况,在工程设计时应予以需要加强。     

大跨越输电线路导地线力学计算软件研究

大跨越输电线路杆塔高、档距大,导地线各点高度不同,各点的风压也不同,当气象条件发生变化时,温度、荷载的改变将引起各档应力、档距改变。若采用常规的平均高度法和代表档距法计算大跨越导地线力学特性,将导致较大误差．本文采用积分法计算大跨越耐张段导地线各档风荷载,进而精确计算各气象条件下的应力和档距改变量,以VisualBasic6．0作为软件开发工具,Access2003作为软件的数据源,开发了一套完整的大跨越输电线路导地线力学计算软件．软件不仅可以完成复杂的导地线力学计算,而且大大提高了计算效率和准确性．     

大跨度钢结构屋盖吊装施工工艺的力学分析与评价

用整体吊装法进行钢结构大型屋盖安装时,如果吊装工艺选得不合理,有些杆件中的应力会超过设计极限。该文通过空间杆系有限元计算分析,讨论了某大跨度钢结构拱架吊装过程中着吊点对拱架中杆件内力分布的影响,从力学的角度提出吊装施工工艺的合理建议。     

大跨度屋盖风荷载的大涡模拟研究

应用一种新的湍流脉动流场产生方法DSRFG(discretizing and synthesizing random flow generation)模拟风场实际的湍流边界条件.采用一种新的大涡模拟LES(Large Eddy Simulation)的亚格子模型,基于linux系统下软件平台Fluent6.3的并行计算技术,计算了长沙机场扩建航站楼屋盖结构在5个风向下的风荷载.根据对机场屋盖的平均风压和脉动风压系数分布规律的分析,给出了各风向角下屋面的表面风压分布特性和最不利风向角,为长沙机场扩建航站楼的抗风设计提供了依据.并为进一步发展此类复杂建筑结构在复杂湍流环境下的风荷载数值风洞技术提供参考.     

平面张弦梁结构风致响应的频域分析

采用频域分析法对一工程实例平面张弦梁结构进行了风致响应分析,并重点讨论了直接影响计算结果的一些主要参数,包括参与组合的振型数量、振型耦合项的取舍、相关函数的选择和结构阻尼比．研究表明．组合振型数在10阶以内取值时,计算结果的差异很大,大于10阶取值时,差异很小,并且当大于20阶时,这种差异微平其微,故组合振型数应取10阶到20阶之间为宜;振型耦合项的取舍对结构两端部的影响较小,对跨中部位的影响较大,最大差异达到14．3％;采用与频率有关的相干函数比无关的相干函数计算得到的结果偏大,最大差异可达224％;采用不同的阻尼比所造成的计算结果的差异很小,仅在4％以内;此外,频域法与时域法相比,计算结果偏大．     

大跨度空间钢管桁架结构的风振响应和风振控制研究

为了获得大跨度空间钢管桁架结构在风荷载作用下的实时受力、变形情况和风振系数,本文采用自回归法编制计算程序,数值模拟具有空间相关性的大跨度空间钢管桁架结构的多点风速时程,根据由风速时程转化的作用于结构的风荷载时程对两个大跨度空间钢管桁架结构进行风振响应分析和风振系数的计算.结果表明,编制的计算程序可较好地模拟大跨度空间钢管桁架结构的空间点风速时程,计算所得风速时程的功率谱与目标功率谱吻合较好;采用粘滞阻尼器后结构节点位移及杆件应力振动幅值均有所降低,可有效地减小结构的风振响应;根据风振响应的计算结果给出了可供设计参考的结构风振系数.     

大跨越输电塔线体系风振控制新策略

为了抑制输电塔线体系的风振并考虑体系动力特性存在的不确定性,基于多目标优化理论设计了鲁棒H2/H∞控制器.运用达朗贝尔原理建立了输电塔线耦合体系平面内外振动的受控运动方程,在状态方程的摄动矩阵中引入塔线体系模型的不确定性,运用MATLAB的线性矩阵不等式(LMI)工具箱设计了鲁棒H2/H∞的输出反馈控制策略,并结合改进的限幅最优(MCO)控制算法设计了H2/H∞_MCO半主动控制器.以汶河-青云大跨越输电塔线体系为工程背景,分别对其进行在无控制、调谐质量阻尼器+黏弹性阻尼器(TMD+VED)控制、铅芯橡胶阻尼器(LRD)控制、固定增量(FI)控制和H2/H∞_MCO控制下的风振响应数值计算.结果表明:H2/H∞_MCO控制策略对输电塔的位移、加速度和塔底内力的峰值和均方差的减振效果比TMD+VED、LRD及FI控制策略的都要显著.     

大跨度公共建筑的结构选型探析

大跨度建筑设计所采用的技术往往能反映一个国家的建筑技术水平,甚至可以说是与国家的发展息息相关。本文总结了现代建筑空间结构形式的发展趋势,以国家体育馆和国家大剧院为例详细分析了现有的结构形式,探讨大跨度结构选型多样化的可能性。     

某大跨网壳的风致响应影响参数分析

在设计大跨结构时,风荷载是被控制的主要因素。为探讨地面粗糙类别、基本风压、阻尼比和风向角对大跨结构风致响应的影响,以重庆某体育场大跨网壳屋盖为研究对象进行了数值模拟分析。计算结果表明:对于大跨结构,采用随机振动分析时需考虑高阶参与振型的影响,当地面粗糙类别由A类向D类变化时,风致响应会逐渐加强,随基本风压的增大,也会使得风致响应逐渐加强,随阻尼比的增大,风致响应会逐渐减弱,风向角的变化对风致响应影响较大。     

突然开孔对平屋盖结构静动力风荷载的影响

采用刚性模型和气动弹性模型风洞试验,研究迎风面突然开孔对平屋盖结构静动力风荷载的影响.根据试验结果,分析了开孔前后平屋盖结构的平均风压系数、均方根风压系数和风振响应的变化规律,提出了开孔结构平屋盖净风压的计算方法,以及平屋盖风振系数的简化处理方法.研究表明:迎风面突然开孔会大幅增大平屋盖结构的静动力风荷载,在结构设计中必须考虑内外压的联合作用及相应的风致动力效应,但静动力风荷载的比值变化不大,因此仍可沿用封闭结构的风振系数.     

Dynamic Analysis of Cable Roofs Under Transient Wind:A Comparison Between Time Domain and Frequency Domain Approaches

At present, high-speed computing capabilities and advanced nonlinear dynamic finite element procedures enable detailed dynamic analysis of cable structures. Although deterministic approaches require considerable analysis time and effort in relation to modeling, running, and data processing, they seem to be the only alternative to obtain high accuracy. Detailed dynamic analysis of cable roof networks is sophisticated and requires advanced modeling expertise. This paper presents a comparison between detailed nonlinear dynamic analysis and a simplified frequency domain approach to estimate the maximum probable response of weakly nonlinear cable roofs. The approach can be considered as alternative to detailed time-domain analysis in the preliminary design phase, or can be used to validate results obtained from more elaborated numerical models. The proposed method is illustrated with two examples of cable net roofs that were also analysed in the time domain.     

厢式超大型浮体瞬态水弹性响应有限元分析

建立了分析任意动力外荷载作用下超大型浮体瞬态弹性响应的时域有限元方法,并通过已有的试验数据对该方法进行了验证.对浮式跑道在飞机着陆期间的瞬态行为进行了数值仿真分析,其中,飞机在着陆期间产生的外力、飞机的位置以及速度时间历程均采用波音747-400大型喷气式客机的数据进行模拟.计算结果表明:飞机着陆早期其滑行速度超过跑道弹性变形波速,而随着飞机减速直至完全停止后,弹性变形波才超过飞机并与停止的飞机碰撞而使部分弹性波被反射.     

大型复杂结构优化问题的遗传算法

大型结构的整体优化问题一般具有多目标、多约束和多混合变量的特点，自由度多达千计，其算法的速度和效率是问题的关键所在．遗传算法是求解大规模函数优化问题的有力工具，在复杂结构的优化设计问题中得到广泛应用．本文介绍了遗传算法的基本思想、特点，阐述近年来遗传算法在结构优化设计及其相关领域的应用现状和重要发展．