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山区单悬臂廊桥结构抖振响应及等效风荷载

西南交通大学学报 2019年第1期54卷 121-128页

作者：苏益李明水杨阳段青松西南交通大学土木工程学院四川成都610031 西南交通大学风工程四川省重点实验室四川成都610031

为研究山区风环境下悬挑式人行桥梁抖振响应及风荷载,以某单悬臂观景廊桥为背景,通过风洞试验对结构的静力三分力系数以及不同风参数下的抖振响应进行了测量,并将结构横桥向最大等效风荷载规范计算值与试验值进行比较.结果表明:山体地... 详细信息

为研究山区风环境下悬挑式人行桥梁抖振响应及风荷载,以某单悬臂观景廊桥为背景,通过风洞试验对结构的静力三分力系数以及不同风参数下的抖振响应进行了测量,并将结构横桥向最大等效风荷载规范计算值与试验值进行比较.结果表明:山体地形对结构三分力系数及抖振响应影响较大,二者最大值均未出现在常规风向角;结构抖振响应随风速的增大而增大,受小幅风攻角的影响较小;横向抖振响应受一定程度紊流度变化的影响不敏感,但竖向及扭转响应整体随紊流度的增加呈明显增大趋势,在紊流度增大约40%的情况下二者均增大15%左右;竖向抖振响应随紊流积分尺度的增大(增幅约20%)而增大,增幅在9%左右,但积分尺度对横向抖振响应几乎无影响,对扭转响应的影响随风攻角的不同有较大差异,随着积分尺度的增大,3°攻角下扭转响应增幅约为8%,0°攻角其受积分尺度的变化影响较小;相比横桥向最大等效风荷载试验值,利用桥梁规范计算的结果偏于保守,静阵风系数的取值有待修正.

关键词：山区风环境三分力系数抖振响应等效风荷载悬挑结构风洞试验

武汉某超高层住宅风荷载设计及风洞试验对比分析

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建筑结构 2023年第12期53卷 98-102页

作者：郭立行苗伟梁洪超楼文娟浙江绿城建筑设计有限公司厦门分公司厦门361008 浙江大学建筑工程学院杭州310058

对于高度超过150m且高宽比较大以及结构深宽比超过2的超高层建筑,由于《建筑结构荷载规范》(GB 50009—2012)对该类建筑的横风向风荷载计算缺乏相应的规定,因此荷载规范要求宜采用风洞试验进行补充验算。本项目采用目前国内外广泛应用... 详细信息

对于高度超过150m且高宽比较大以及结构深宽比超过2的超高层建筑,由于《建筑结构荷载规范》(GB 50009—2012)对该类建筑的横风向风荷载计算缺乏相应的规定,因此荷载规范要求宜采用风洞试验进行补充验算。本项目采用目前国内外广泛应用的高频测力天平技术对武汉某183m高超高层剪力墙结构住宅建筑的模型进行了风洞试验,分析了结构的风振响应,并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反力和顶部加速度。将试验等效风荷载结果与按照荷载规范公式计算得到的结果进行对比分析,指出按照荷载规范公式进行结构抗风设计可能存在的问题,在结构设计中必要时可采用风洞试验对荷载规范进行补充验算以保证结构抗风设计的安全性。

关键词：超高层住宅深宽比风洞试验高频测力天平风振响应等效风荷载

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中日基础隔震建筑抗风设计比较研究

中日基础隔震建筑抗风设计比较研究

作者：周和鸿广州大学

学位级别：硕士

基础隔震技术是目前最有效的一种减震控制技术之一,在建筑工程中取得了广泛应用。我国存在许多地震设防烈度高、风压大的地区,如厦门、汕头等,按中国隔标设计该类地区基础隔震建筑时,易出现隔震设计与抗风设计不协调的问题。针对该问题... 详细信息

基础隔震技术是目前最有效的一种减震控制技术之一,在建筑工程中取得了广泛应用。我国存在许多地震设防烈度高、风压大的地区,如厦门、汕头等,按中国隔标设计该类地区基础隔震建筑时,易出现隔震设计与抗风设计不协调的问题。针对该问题,对中日基础隔震建筑抗风设计方法进行比较和风振响应问题展开研究。主要工作包括:为借鉴日本基础隔震建筑抗风设计的经验,根据中国《建筑隔震设计标准》GB/T 51408-2021和日本《隔震建筑物的抗风设计指南》等相关规范,从抗风设计目标、风荷载、风致响应计算和安全性评价等方面对两国基础隔震建筑抗风设计方法异同进行比较,并分别按两国规范对一基础隔震建筑进行顺、横风向抗风设计与分析,进一步说明两国设计方法的差异,并提出我国今后开展基础隔震建筑抗风研究的建议。为验证《建筑结构荷载规范》GB50009-2012(简称荷规)中IWL法和荷规公式法是否准确一般基础隔震建筑风致响应及等效风荷载,且系统对比研究非隔震建筑与隔震建筑风致响应特性的差异,基于一算例并结合时域FNA法和频域LRC-IWL法进行对比研究。研究表明:时域FNA法和频域IWL和LRC-IWL法计算隔震建筑风致响应的结果非常接近,表明IWL法可较为准确计算隔震建筑顺风向风致响应;IWL法和LRC-IWL法均可较为准确计算基础隔震建筑等效风荷载,而荷规公式法由于上部结构均匀质量的假定和较小的峰值因子导致结果偏小。为明确MSS、Casciati和Harvey and Gavin三种常用双向恢复力模型计算基础隔震建筑风振响应的差异,采用三种模型模拟铅芯橡胶支座在水平单向/双向位移下恢复力,对比试验或有限元结果的差异,采用三种模型对一算例在双向风荷载下隔震层位移、顶点位移和顶点加速度三个指标的差异进行了分析,根据双向耦合效应模拟结果及风振响应指标的差异,推荐了合理的双向恢复力模型考虑双向耦合效应对基础隔震建筑风振响应的影响。

关键词：基础隔震建筑抗风设计方法等效风荷载风振响应双向恢复力模型

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大跨悬浇拱桥施工态等效静力风荷载研究

大跨悬浇拱桥施工态等效静力风荷载研究

作者：冯军重庆交通大学

学位级别：硕士

拱桥是现代桥梁体系的重要组成部分,桥梁技术的发展使得新建拱桥数量、跨径不断增加,在拱桥建设中斜拉扣挂法被越来越广泛地采用。然而,跨径的增加会使得拱桥施工过程中的刚度下降,导致结构在风荷载下极易产生振动,严重影响施工安全。因... 详细信息

拱桥是现代桥梁体系的重要组成部分,桥梁技术的发展使得新建拱桥数量、跨径不断增加,在拱桥建设中斜拉扣挂法被越来越广泛地采用。然而,跨径的增加会使得拱桥施工过程中的刚度下降,导致结构在风荷载下极易产生振动,严重影响施工安全。因此,本文针对大跨斜拉扣挂施工拱桥开展抖振研究,探讨其抖振等效风荷载计算理论,并对相关影响参数进行分析,具有重要的现实工程意义。本文以某斜拉扣挂施工拱桥为工程背景,将其刚度最弱的“最大悬臂状态”作为切入点,对其抖振响应开展研究,推导了拱圈面内、外等效风荷载计算公式。主要取得如下研究成果:(1)基于Hamilton原理推导了斜拉扣挂法施工拱桥的面内、外振动控制方程,并采用Galerkin法对其进行一阶模态截断,探讨了拱圈面内、外基频计算近似公式。通过对比不同等效风荷载计算理论,提出了具有工程实用性的拱桥抖振响应近似计算公式,并建立了某斜拉扣挂施工拱桥的ANSYS有限元模型对其进行验证。研究表明:本文推导的斜拉扣挂施工拱桥面内、外基频计算公式计算精度较高,求解的面内、外频率与有限元解误差在5%以内。本文推导的抖振响应求解公式有效性较好,其计算的拱顶位移与有限元结果较为吻合,可应用于后续等效风荷载推导。(2)在正确求解抖振响应的基础上,借鉴三分量法原理,提出了拱桥面内、外等效风荷载的简化公式,并通过对比有限元时域分析结果,验证其有效性。研究表明:拱圈面内位移中,本文公式结果与时域分析结果在拱脚附近的相对误差较大,但由于此区域位移值很小,两者的误差绝对值并不大;而拱顶附近两者相对误差小于20%,吻合度较好。求解拱圈面外位移时,本文公式均会高估拱圈横向位移、扭转向位移;拱圈横向位移的相对误差分布在7%-20%之间,拱圈扭转向位移的相对误差分布在12%-30%之间。(3)为研究拱圈抖振响应机理,分别探讨了不同风谱类型、背景及共振荷载分量、阻尼比、扣索及缆风索规格参数对拱圈抖振等效风荷载的影响规律。研究表明:拱圈面内、外等效风荷载可分别仅考虑竖向脉动风w(t)、顺向脉动风u(t)的贡献;拱圈面内、外抖振位移中,背景、共振响应均占相当比例,计算等效风荷载应同时考虑背景、共振风荷载。不同阻尼比区间内,拱圈抖振阻尼比-位移的敏感性不同,具体地,阻尼比越小的区间,改变阻尼比时抖振位移变化越剧烈。拱圈面外位移响应中,扭转位移受缆风索特性影响更大,因此通过调整缆风索规格对其抑振效果较好。(4)为便于工程应用,将等效风荷载计算中I(s)取为1,推导了面内、外等效风荷载实用计算公式,并通过三座斜拉扣挂施工拱桥对其验证分析。研究表明:采用上述公式计算的等效风荷载作用在结构上时,拱圈切向位移沿全拱轴均比时域分析结果大,但两者相对误差由拱脚向拱顶逐渐减小,拱顶处相对误差在10%左右;拱圈竖向位移在拱脚附近较时域分析结果偏小,在拱顶附近则偏大,拱顶处相对误差在10%以内;拱圈横向位移沿全拱轴线均比时域分析结果大,但相对误差均在20%以内;拱圈扭转位移在拱脚附近较时域分析结果偏大10%左右,而拱顶附近偏小10%左右。总体上能满足工程精度及实用性要求。

关键词：斜拉扣挂法扣索缆风索抖振响应等效风荷载

带支撑Maxwell阻尼器耗能隔震结构的随机风振响应分析

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应用力学学报 2019年第1期36卷 53-59,253页

作者：马金凤邹万杰李创第葛新广广西科技大学土木建筑工程学院柳州545006

对设置带支撑Maxwell阻尼器的高层耗能隔震结构的随机风振响应进行了研究。建立结构运动方程,基于传递函数法及随机振动理论,获得结构基于Davenport谱激励下位移和阻尼器受力响应方差,并将其分解为系列标准振子的线性组合,得到结构随机... 详细信息

对设置带支撑Maxwell阻尼器的高层耗能隔震结构的随机风振响应进行了研究。建立结构运动方程,基于传递函数法及随机振动理论,获得结构基于Davenport谱激励下位移和阻尼器受力响应方差,并将其分解为系列标准振子的线性组合,得到结构随机风振响应的解析表达式、阻尼器受力的随机响应、等效风荷载取值,从而建立了带支撑Maxwell阻尼器高层耗能隔震结构的随机风振响应解析分析方法。算例分析表明:支撑刚度对阻尼器的减震效果有着较大的影响,以上部结构风振位移响应为例,阻尼器的支撑刚度为1倍隔震层刚度比支撑刚度为0.001倍隔震层刚度的位移响应减小了30%左右。所获得的解析解对耗能隔震结构的设计和阻尼器的参数优化设计具有重要的意义。

关键词：支撑随机风振响应传递函数法等效风荷载

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大跨度拱桥的等效风荷载

同济大学学报（自然科学版） 2015年第4期43卷 490-497,505页

作者：杨詠昕周锐葛耀君同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

基于一些大跨度拱桥的工程实例,采用分段评估方法研究了典型拱肋的静力风荷载,采用惯性荷载法分析了抖振和涡振的等效静力风荷载,并对拱肋和主梁分别进行了总风荷载的综合评估.结果表明:分段评估方法用于计算拱肋的静力风荷载是合理实用... 详细信息

基于一些大跨度拱桥的工程实例,采用分段评估方法研究了典型拱肋的静力风荷载,采用惯性荷载法分析了抖振和涡振的等效静力风荷载,并对拱肋和主梁分别进行了总风荷载的综合评估.结果表明:分段评估方法用于计算拱肋的静力风荷载是合理实用的;提出的雷诺数效应修正公式有助于预测包含圆截面构件拱肋的原型拱桥的静力风荷载;采取不同的等效风荷载组合形式分析和评估了大跨度拱桥不同构件的风荷载效应.

关键词：大跨度拱桥等效风荷载分段评估方法雷诺数抖振涡激共振综合评估

钢烟囱结构在顺风和横风荷载共同作用时的承载性能研究

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钢烟囱结构在顺风和横风荷载共同作用时的承载性能研究

作者：杨诗晴江南大学

学位级别：硕士

烟囱在民用建筑及火电、冶金、石油、化工等工业领域应用广泛,其中,自立式钢烟囱因其自重小、承载能力强、抗震性能好等结构特性以及组装简便、工期较短、占地面积小等建造优势,成为最常见的烟囱结构形式。加劲自立式钢烟囱往往具有高... 详细信息

烟囱在民用建筑及火电、冶金、石油、化工等工业领域应用广泛,其中,自立式钢烟囱因其自重小、承载能力强、抗震性能好等结构特性以及组装简便、工期较短、占地面积小等建造优势,成为最常见的烟囱结构形式。加劲自立式钢烟囱往往具有高柔度、小阻尼等特性,是典型的风敏感结构,风荷载成为钢烟囱结构设计的主要控制因素。然而国内外现行规范对顺风向与横风向风振响应的等效方法及其荷载效应组合方式的相关规定相对简单,其可靠性仍需深入研究,且有关于顺风与横风荷载共同作用时自立式钢烟囱结构风致响应的定量研究尚不充分。因此本文基于工程中自立式钢烟囱的实际结构形式和几何参数,采用理论分析及数值计算的研究方法,依据我国现行规范对等效风荷载的相关规定以及涡激振动经典理论,对加劲自立式钢烟囱在顺风和横风荷载共同作用时的承载性能进行研究。主要研究工作如下:研究适用于加劲自立式钢烟囱的横风向涡激共振等效风荷载的计算方法。基于卢曼正弦力模型模拟涡激振动风荷载,通过对引入初始缺陷的钢烟囱模型进行谐响应分析得到涡激共振动力响应,以最大应力响应及最大位移响应为等效指标提出横风向涡激共振等效系数,继而提出涡激共振等效静力风荷载计算方法。研究加劲自立式钢烟囱在顺风与横风共同作用时的破坏模式。基于基本风速单调增大的过程,对引入初始缺陷的加劲钢烟囱模型施加随加载历程和空间变化的顺风与横风共振等效荷载,进行非线性有限元分析。结果表明钢烟囱的风致破坏模式有两种,分别为最底部环向焊缝高度由竖向压应力导致的屈曲破坏模式,以及由横风荷载所致高耸圆筒整体弯曲与顺风荷载所致截面椭圆化变形的共同作用引起的筒顶水平位移超限的刚度失效模式。基于悬臂受弯杆件的计算理论以及非线性有限元计算,提出最底部环向焊缝高度竖向压应力最大值的理论解及其修正系数,筒顶截面径向位移最大值的理论解及其修正系数。研究加劲自立式钢烟囱在顺风与横风共同作用时的承载能力计算方法。对加劲钢烟囱模型进行参数分析,明确了影响修正系数与竖向屈曲临界压应力的主要结构参数为筒体总高度、高径比、径厚比、整体环向抗弯刚度,并明确了各参数的影响规律;基于大量计算数据编制了最底部环向焊缝高度竖向压应力最大值修正系数、筒顶径向位移最大值修正系数、竖向屈曲临界压应力的计算表格,并拟合了计算公式,提出了可应用于自立式钢烟囱抗风设计的稳定性及刚度计算方法。本文针对加劲自立式钢烟囱结构提出了较为准确且偏于安全的横风涡激共振动力荷载等效方法,制定了考虑顺风和横风共同作用的烟囱承载力计算方法,对自立式钢烟囱一类加劲薄壁圆柱壳的抗风结构设计具有参考价值。

关键词：钢烟囱涡激共振等效风荷载屈曲初始几何缺陷非线性有限元

基于风洞试验的高层建筑风致响应和等效风荷载计算

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浙江大学学报（工学版） 2012年第3期46卷 448-453页

作者：沈国辉王宁博孙炳楠楼文娟浙江大学土木工程学系浙江杭州310058 中国建筑西北设计研究院陕西西安710003

针对复杂体型和有气动干扰情况下高层建筑的风致响应和设计风荷载问题,提出一种基于风洞试验的计算方法,利用同步测压的风洞试验数据获得高层建筑的风压测层合力,基于简化层模型,在频域内给出该高层建筑风致响应和对应于各种响应等效风... 详细信息

针对复杂体型和有气动干扰情况下高层建筑的风致响应和设计风荷载问题,提出一种基于风洞试验的计算方法,利用同步测压的风洞试验数据获得高层建筑的风压测层合力,基于简化层模型,在频域内给出该高层建筑风致响应和对应于各种响应等效风荷载的计算方法,并将该方法应用于某高层实例.分析表明:位移响应以第1阶模态贡献为主,加速度响应的前几阶模态均有贡献;采用频域和时域方法获得的位移和加速度响应吻合较好;本实例中基于顶部位移、底部剪力和底部弯矩的等效风荷载结果非常接近;等效风荷载的累加值可用来判断最不利风向角.

关键词：高层建筑风致响应等效风荷载风洞试验频域法

基于风洞试验的高位大跨度非对称斜交四塔连体建筑抗风性能分析

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施工技术（中英文） 2023年第21期52卷 144-149页

作者：秦长金伍刚吴慧林李佳俊贾磊柱梅俊刘飞凡徐卫华南理工大学土木与交通学院广东广州510630 中建三局集团有限公司工程总承包公司湖北武汉430070 武汉花山生态新城投资有限公司湖北武汉430070

以光谷人民医院工程为例,针对其高位大跨度非对称斜交四塔连体建筑模型进行风洞试验,旨在测量建筑模型上的平均风压和脉动风压时程。通过对所得数据进行处理和计算分析,得出在不同重现期和不同风向角作用下,项目结构表面所受的风压值以... 详细信息

以光谷人民医院工程为例,针对其高位大跨度非对称斜交四塔连体建筑模型进行风洞试验,旨在测量建筑模型上的平均风压和脉动风压时程。通过对所得数据进行处理和计算分析,得出在不同重现期和不同风向角作用下,项目结构表面所受的风压值以及结构在静态和动态状态下的响应,为该项目的抗风设计提供可靠依据。

关键词：风洞试验建筑模型风压风致响应等效风荷载