脉动风作用下气象钢塔的结构风振响应研究

以脉动风作用下沿海某气象钢塔的风振响应为研究对象,采用谐波叠加法对脉动风载荷进行模拟并验证其有效性,得到作用于气象钢塔各层上的脉动风载荷时历。建立塔架结构的空间三维有限元分析模型,进行有限元仿真,采用时域方法计算钢塔的风振动力响应,为气象钢塔的前期设计和振动控制提供必要的技术参考。分析结果表明,在50年一遇风载荷作用下,该气象钢塔的最大风振位移为0.013 m,在规范要求范围内,塔架设计具有合理性。     

高耸钢塔结构的脉动风荷载模拟及结构风振响应分析

采用谐波叠加法模拟作用于钢塔各层上的脉动风荷载时程样本,把钢塔结构简化为二维串联多自由度动力学模型,采用ANSYS的瞬态动力学分析模块,计算了钢塔结构的风振动力响应,为进一步对高耸塔式结构进行振动控制提供了必要的技术参数.     

高耸结构风振系数的理论研究和应用

本文在随机风速假定是各态历经过程的基础上,通过随机振动理论振型分解法,考虑空间相关性,针对高耸结构的特点,得到风振系数可表示为β(z)=1 ξunr(z)。按常用的阻尼比ζ1=0.01、风速V_(10)=25m/8、重量和宽度沿高度不变等情况下作出了通用表格。对于非上述标准情况的计算,本文通过大量电算,得到了不同阻尼比ζ1不同风速V_(10)、以及不同的尺寸形状和重量变化的修正系数,并制成了图线。算例计算表明,提供的方法既较符合理论上的严密性,所提供的图表,又较适用于常见的各种不同情况,计算方便,因而可供实际应用和供荷载规范修订和高耸结构设计规范制订时参考。     

单向张弦梁结构风振系数的研究

针对大跨网架屋盖风致振动问题,采用时程分析方法,在有限元建模的基础上,采用改进的线性回归滤波器法进行脉动风荷载模拟,应用所得的数据,对广州国际会展中心单向空问张弦梁屋盖结构的位移风振系数和内力风振系数进行了研究,得到了一些张弦梁结构位移风振系数和内力风振系数的变化规律.     

大跨屋盖结构荷载风振系数研究

以株洲体育中心大跨屋盖为背景,基于刚性模型测压试验的脉动风荷载时程,通过有限元方法在时域内对大跨屋盖结构进行分析,研究不同情况下结构的荷载风振系数和位移风振系数及其变化规律.研究表明:在同一风向角下,大跨屋盖结构的荷载风振系数对位置变化较敏感,偏于安全可以取荷载风振系数较大值,同时屋盖悬挑前缘节点荷载风振系数值较大.     

煤矿井塔结构在脉动风荷载作用下的响应分析

文章简述了风荷载特性与脉动风荷载的风速时程自回归(autoregressive,简称AR)数值模拟方法,模拟了给定风速功率谱的风速时程序列,并验证其与目标谱的一致性,从而得到作用在结构模型各节点上的脉动风荷载时程样本。以某煤矿井塔结构为例,用有限元分析软件SAP2000建立其有限元模型,并用Matlab获取了井塔结构迎风面各节点上的风荷载时程信号作为动力输入。利用SAP2000软件对结构进行模态分析,并基于时程分析方法计算结构在脉动风荷载作用下的风振响应。结果表明,AR模型能有效地模拟具有空间时间相关性的节点脉动风速时程,可为结构的安全性设计或结构的改造提供参考和依据。     

在脉动风作用下弹塑性结构动力学的分析研究

实际工程结构处于非线性情况是很多的。钢筋混凝土结构由于混凝土的非线性性质,因而实际上应属于非线性结构的一种类型,即使对于均质的钢结构,当应力超过弹性极限后,也属于非线性问题。对于随机非线性振动的研究,目前大多数集中在上升和下降特性曲线都相同的非线性结构上。对于风激起随机非线性结构的响应,国际上还研究得很少,在国内还未开始研究,因而研究非线性结构随机风振问题,有着十分重大的理论意义和实用意义。本文针对工程结构中物理非线性的特点,上升和下降曲线并不相同,根据等效线性化原理,导出了具体的等效线性公式,根据作者曾提出的风振响应的表达式,针对非线性风振的特殊性提出了具体计算方法,可用图表进行计算。计算中对国际上应用很广的Davenport的风速谱和我国最新统计的风速谱对计算结果的影响进行了比较,在常用范围内我国风速谱计算结果较小,因而对采用谱的问题上要引起我们的注意。     

脉动风作用下塔架结构的风振响应分析

 简述了应用线性滤波法中的自回归模型(AR)模拟出给定风速功率谱的风速时程序列,并验证其与目标谱(Davenport谱)的一致性,再通过规范公式推导脉动风载与风速之间的关系,从而得到作用在各节点的脉动风荷载时程样本。以某42m高的通信塔架为原型进行了模拟计算分析,用有限元分析软件ANSYS建立其有限元模型,并用Matlab获取了塔架迎风面各节点上的风荷载时程信号作为动力输入。利用ANSYS对结构进行了模态分析,结果显示结构的前几阶振动均是平面振动,第3阶振动开始出现扭转模态和局部振动模态;同时,基于ANSYS时程分析方法计算了结构在脉动风载作用下的风振响应。结果表明,在仅考虑脉动风作用的情况下,本塔架结构顶部的水平位移低于规范规定的位移限值,但塔架截面变化拐点处的弦杆在风载作用过程中会产生较大应力,在塔架设计中予以注意。     

大跨度屋盖结构风振系数随厚度变化研究

为研究大跨度薄壳屋盖结构屋盖厚度与风振系数关系问题,首先建立了时域内大跨度薄壳屋盖结构空间三维风振分析模型.然后通过FORTRAN软件平台编制基于谐波叠加法的脉动风载荷程序.最后采用ANSYS瞬态动力计算得到屋盖结构的风振系数值,并分析出该类屋盖结构的风振系数与屋盖厚度之间的变化趋势.结果表明,谐波叠加法是模拟风荷载的有效方法,大跨度屋盖结构的位移风振系数值随厚度的减小而增大,其中跨中部位为受风荷载影响最为显著.数值算例验证了本文方法的正确性与有效性,为屋盖结构的抗风设计提供理论依据和工程参考意义.     

高耸高层结构随机风振空间相关性及折算系数

本文研究随机风振空间相关性的影响,导出了针对高耸高层结构考虑空间相关性的风振计算有关公式。为了便于应用及规范修订,导出折算系数有关公式,按目前常用的未考虑空间相关性的计算结果乘以此折算系数,即为考虑空间相关性的结果.本文对各种试验资料、结构物外形等进行了分析和比较,得出了结论,可供实际应用和规范修订时参考。     

大跨度结构气弹模型风振响应的阻尼修正系数

在气动弹性模型设计中 ,如果阻尼相似不能在模型设计、制作中实现 ,则须对试验结果加以修正 .因此定义了阻尼比修正系数 ,推导出结构在Davenport脉动风速 (风压 )谱激励下响应和阻尼比的相互关系 ,通过一刚度可调的结构模型 ,分析了大跨度结构气弹模型实测各阶阻尼比相近情况下激励形式和结构模态参数对模型风振响应阻尼比修正系数的影响 .     

脉动风空间相关性对光伏支架风振响应的影响

【目的】探讨大跨度跟踪式光伏支架的风致振动问题。【方法】基于脉动风自回归模型(auto regressive model, AR)的模拟方法,以吉林白城市某发电厂已有支架为研究对象,通过脉动风空间相关性的对比,分析空间相关性对支架系统的位移、扭转角变化的影响,进而通过光伏支架的风振时域分析,研究支架结构的风振响应和杆件应力分布情况。【结果】脉动风空间相关性对光伏支架的风振响应产生显著的影响,空间风场中不同步的风载致使光伏板位移极值降低24%,扭转角度增加2.5倍,支架整体结构的扭转振动不容忽视;空间相关性使支架部分杆件的应力明显增加,最大应力增加17.7%,增加位置在主梁中点处,并据此总结出位移风振系数1.840～1.870。【结论】本研究结果可为大跨度跟踪式光伏支架避风控制系统的设计和开发提供依据。     

超高层结构风振控制发展现状及发展探讨

由于现代都市建筑物中轻质高强新型建筑材料不断涌现,高层建筑不但建筑形式变化多样,而且结构体型也朝着高大、轻柔的方向发展,风振现象严重,因此本文对高层建筑结构中的风振控制进行了分析和探讨,并对建筑结构的抗风能力进行科学的分析。     

鲁棒控制在高层建筑结构风振中的应用

针对结构的参数不确定性和结构的模型误差，将鲁棒控制理论引入结构控制中，提出了一种设计鲁棒控制器的简便方法，以Ｄａｖｅｎｐｏｒｔ风谱为标准，建立了相应于各振型的广义脉动风成型滤波器，并进行了实例分析．仿真结果表明，在高层建筑结构的风振控制中应用本文所提供的方法能产生良好的控制效果，具有很强的鲁棒性．     

鲁棒控制在高层建筑结构风振中的应用

针对结构的参数不确定性和结构的模型误差,将鲁棒控制理论引入结构控制中,提出了一种设计鲁棒控制器的简便方法,以Ｄａｖｅｎｐｏｒｔ风谱为标准,建立了相应于各振型的广义脉动风成型滤波器,并进行了实例分析,仿真结果表明,在高层建筑结构的风振控制中应用本文所的方法能产生良好的控制效果,具有很强的鲁棒性。     

脉动风载环境下发射天线结构时程响应分析

<正>确模拟脉动风载荷是研究高耸结构性能的关键,本文以某型雷达发射天线为对象,采用基于线性滤波器法的自回归模型(AR模型),模拟出风速及脉动风压时程曲线,与Davenport谱对比验证了曲线的合理性,借助有限元分析软件WorkBench,对脉动风载下发射天线进行动力时程响应分析和地基抗倾覆分析,该方法具有精确性和有效性,满足实际要求.研究内容为其它高耸结构脉动风载的分析提供了参考.     

大面积屋顶上下表面脉动风压的相关性分析

通过对武汉体育屋顶风洞试验上下表面同步测压数据的分析,研究了屋顶上下表面脉动风压的相关性及其和屋顶脉动风荷载之间的关系,并通过分析有关文献建议的脉动风压计算方法可能产生的误差,初步讨论了体育场大面积屋顶结构在抗风实验研究中上下表面非同步测压技术的可行性和可靠性,以及采用上下同步测压的必要性。     

1000kV干字型铁塔风振系数研究

针对福州-厦门1 000 kV干字型耐张铁塔的结构抗风性能,在ANSYS软件中建立杆梁混合模型,由AutoCAD铁塔组装图计算挡风面积,采用AR法模拟风速时程并计算风荷载,通过时域法完成铁塔风振系数计算.仿真结果表明:与建筑规范相比,干字型铁塔的风振系数随高度增加而呈非线性、曲折形增长,其分布特性与铁塔质量和挡风面积的比值有关;由AutoCAD铁塔组装图计算挡风面积与填充系数为0.192 5时的经验公式计算结果较为接近,但是在横隔面处二者面积计算值差异比较大,也导致两种方法所得到的风振系数在横隔面处存在较大差异.     

窄基角钢输电塔风振系数研究

窄基角钢塔是一种占地少的新塔型,因其高宽比大的高柔结构在风荷载作用下响应敏感,在窄基塔结构设计中,风振系数的取值对风荷载的计算非常重要,目前国内外规范难以获得窄基塔风振系数的取值。为此,文章针对中国东部电网某线路上4座典型的窄基角钢塔,建立其力学分析模型,采用有限元法和结构动力时程分析获得各窄基塔的风振系数,然后与随机振动理论以及设计规范所得结果进行比较分析。结果表明,依据该文采用时程分析方式获得的风振系数与随机振动理论分析结果吻合,然而目前规范中取自普通杆塔结构的风振系数取值不适用于窄基角钢塔。最后,利用动力时程分析获得的风振数据进行拟合,提出了窄基角钢塔风振系数的简化计算公式,为类似杆塔设计提供参考。     

强/台风作用下大跨空间索桁体系现场风压风振实测研究

为保证我国东南沿海地区大跨预应力柔性体系的抗风安全性,并为规范规程的进一步修订做准备,建筑工程学院针对强/台风多发地区实际、典型大跨空间索桁体系-乐清"弯月"体育场,进行现场风压风振实测,以获得足尺结构在真实建筑风环境下的风荷载和风致效应.一方面,这是研究大跨柔性体系强/台风作用下的风荷载特性、风致效应及机理最为直接和有效的手段,测试数据最具有科学研究和实际应用价值.另一方面,亦是深入研究其在强/台风作用下结构抗风设计实用方法的基础.若能取得创新性成果,可显著提升我国大跨预应力柔性体系的抗风设计研究水平.