上海金茂大厦风振响应的CFD非稳态数值模拟分析

风振计算主要依据<健筑结构荷载规范>(GB50009-2001)采用简化计算完成,该方法在进行复杂结构风振计算时的准确性值得商榷;而利用风洞试验进行风振计算存在成本高、周期长、试验复杂等缺点.运用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamic,CFD)中的非稳态计算,获取建筑物表面风荷载时程,将其直接作用于结构进行动力时程分析,统计结构动力响应从而获得结构的风振系数.采用该方法对上海金茂大厦的风振计算表明,流体动力学与固体有限元程序之间的协同分析,可以考虑自然风的时空相关性以及结构高阶振型的影响,更加精确地反映结构实际的风振情况.     

单层柱面网壳结构风振响应分析

风荷载在大跨度屋盖结构设计中常常起主要甚至决定性作用,这使得该类结构的风荷载及风致动力响应研究日益受到关注与重视。利用随机模拟时程分析方法对三向网格单层柱面网壳结构的风振性能进行了系统的参数分析,探讨了几何参数、气动参数、结构参数等因素对结构风振响应规律的影响,并在此基础上给出了可供单层柱面网壳结构抗风设计参考的风振系数。     

Kiewitt型单层球面网壳结构风振响应分析

采用随机模拟时程分析方法,对Kiewitt6-6型单层球面网壳结构的风振性能进行了系统的参数分析,考察了几何、气动、结构等参数变化对结构风振响应规律的影响。通过对计算结果的进一步统计处理,给出了可供该类结构抗风设计参考的风振系数拟合公式。研究结果表明,该类结构的风振响应规律性较好,风振系数取值为3.0左右。     

单层双曲抛物面网壳风振响应研究

运用网壳结构频域分析法,选取六类参数在其常用变化范围内,对单层双曲抛物面网壳进行风致振动节点位移响应分析,通过数值统计分析得到了六类参数变化对风致振动节点位移响应和风振系数的影响规律,结果表明:阻尼、地貌类型、支座高度参数是节点位移风振响应和风振系数的主要影响因素。     

凯威特型单层球面网壳结构风振系数研究

风振系数是进行结构风荷载计算和抗风设计的重要参数。本文利用线性自回归过滤器的模拟方法对考虑时间和空间相关性的风场进行模拟,采用有限元分析软件ANSYS对一跨度为40m的凯威特型单层球面网壳结构进行风荷载作用下的时程响应分析,考虑3种矢跨比的影响(1/8、1/5、1/4),总结风振响应的变化规律及其影响因素。计算得出该结构的位移风振系数和内力风振系数均为2.5~3.0。     

大跨度单层和双层Keiwitt网壳风振分析

风荷载是轻材质大跨度网壳结构抗风设计、防灾减灾分析的控制荷载之一,风振响应分析与计算日益关注和重视。本文基于结构风工程中常用的计算流体动力学(CFD)方法,应用标准k-ε湍流模型为手段,以典型的单层和双层Keiwitt网壳结构为研究对象,采用数值方法模拟了建筑物周围的风场,通过计算得到空间结构的风压分布和结构表面风载体型系数。并且通过Newmark时程分析法,计算得到结构的风振系数。     

单层球面网壳结构风振响应分析及风振系数

利用线性自回归过滤器的模拟技术对考虑时间和空间相关性的风场进行计算机模拟,对施威德勒型、联方型和凯威特型三类单层球面网壳结构进行了水平风作用下的风致振动响应分析,分别考虑三种矢跨比1/8、1/5、1/4的影响.对风振响应的变化规律及其受矢跨比的影响进行了总结.计算了9种工况网壳结构的位移和内力风振系数.     

大跨度空间结构风振响应计算分析

对某大跨度空间结构进行了风振分析研究,该结构具有频率极其集中的特点,在进行风振分析的过程中,考虑了高阶振型的影响。文中利用模态分析法求取了结构的动力特性,并在此基础之上选取了适当的模态进行了谱分析,获得了结构的动力响应,并最终得到结构的风振响应。通过分析发现了大跨度空间结构在脉动风作用下的某些响应特性,指出了大跨度空间结构进行风振分析需要注意的方面。     

基于虚拟激励法的贝壳型单层网壳风振响应研究

基于虚拟激励法,利用风洞试验所得体形系数,通过对ANSYS有限元软件包二次开发,对于家堡火车站站房单层贝壳型网壳进行频域的风振响应分析,得到结构在0°风向角下的位移风振系数,并与时域分析结果进行对比,两者吻合较好.同时研究了结构风振系数随风荷载频率上限的变化关系,为进一步深入研究结构风振响应分析方法奠定基础,所得结果为实际工程等效风荷载的确定提供有效指导.     

考虑屋面板自振效应和流固耦合效应的大跨度空间结构风振系数

为了得到屋面板自振效应和流固耦合效应对大跨度空间结构风振系数的影响,首先对不同风速时程数值模拟方法的计算效率和计算精度进行比较,确定适合大跨度空间结构风速时程数值模拟的方法;分别针对考虑屋面板自振效应和流固耦合效应推导了风荷载计算公式;对天津奥林匹克中心体育场大跨度钢管桁架结构和某体育馆屋盖大跨度单层球面网壳结构进行风振系数计算分析。结果表明,考虑屋面板自振效应,结构风振系数增大;考虑流固耦合效应,结构风振系数减小,且风和结构的耦合起主要作用,风和屋面板耦合的影响很小,可忽略不计;同时考虑屋面板自振效应和流固耦合效应,结构风振系数分布规律基本不变,屋面板自振效应与流固耦合效应对结构风振系数的影响不能相互抵消,且对不同结构影响程度不同。     

膜结构风振响应中的流固耦合效应研究进展

对膜结构风振响应中的流固耦合效应进行了探讨,介绍了解决该问题的两种思路:简化气弹模型方法和计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)数值模拟方法。简化气弹模型方法是先将流固耦合效应用附加质量和气动阻尼的形式来表达,再通过某些近似解析理论和气弹模型风洞试验来确定附加质量和气动阻尼的大小。计算流体力学数值模拟方法则是将计算流体力学技术和计算结构力学技术整合在一个有限元程序中,通过数值模拟得到结构流固耦合响应的全过程信息。基于这两种方法,开展了相应的理论推导、风洞试验和数值模拟工作,获得了关于风与膜结构相互作用机理的一些初步认识。最后提出了一种具有操作性的简化数值分析方法并给出了算例。研究结果表明:流固耦合效应对结构风振响应的影响在多数情况下是有利的,即考虑流固耦合效应的风振响应分析结果要比不考虑流固耦合时小30%左右,但也不排除在某些特殊情况下因出现气弹失稳而导致结构异常破坏的可能性。     

索膜结构风振响应中的气弹耦合效应研究

大跨度张力结构(以索膜结构为代表)的风振性能研究一直是结构风工程领域的热点问题之一,特别是涉及到对风-结构的气弹耦合效应估算时,因其具有较大的理论难度,至今尚未得到较好解决。本文首先对索膜结构风振分析问题的特点和一些主要研究方法进行了评述,然后着重介绍了目前在考虑气弹耦合效应时的索膜结构风振性能研究进展情况,最后对进一步的研究工作提出了展望。研究表明,大跨度张拉结构与风的动力耦合作用与桥梁和高层结构相比并不完全相同,而是具有明显的自身特点,这对于今后的研究方向和研究重点具有重要的指导意义。     

桅杆结构风振响应分析

本文根据一工程实例,建立了一个格构式桅杆的空间动力模型,利用Monte Carlo数值模拟对桅杆的非线性风振响应进行了计算。根据计算结果,对桅杆结构在风荷载作用下的响应特性进行了分析,并根据桅杆结构风振实测结果,对桅杆结构风振响应的非高斯性和宽带性进行了分析。     

高阶振型对大跨度平屋盖结构风振响应的影响

通过对屋盖的风振响应计算,分析了竖向脉动风和水平脉动风作用下高阶振型对大跨度平屋盖结构风振响应的影响.研究结果为大跨屋盖结构设计和研究提供有意义的参考.     

风荷载作用下超大跨度机库结构响应分析

文章对某大跨机库进行三维脉动风作用下的风振分析,给出了主要风向角作用下屋盖节点的位移均方根值分布与加速度均方根值分布,并分析了不同风向角对风振响应值的影响。通过平均风与脉动风作用下的节点响应值对比,发现影响屋盖风振系数分布的主要因素是机库本身的结构特性,对节点风致响应进行频谱分析的结果进一步表明了对于节点位移响应来说背景分量占主要比重,而共振分量则在节点加速度响应中占主要部分。     

MR阻尼器对高耸结构风振反应的智能控制

介绍了MR阻尼器对高耸结构风振控制的理论与技术。在详细地说明了MR阻尼器的智能特性和力学模型的基础上,提出了MR阻尼器对高耸结构风振半主动控制的基本理论,建立了MR阻尼器对电视塔、输电线塔和桅杆等高耸结构风振半主动控制的设计方法。工程实例的设计和仿真分析表明:MR阻尼器对高耸结构风振反应的智能控制技术具有较好的减振效果,是一种具有广泛应用和推广价值的高耸结构的抗风技术。     

大跨度骨架式膜结构风振响应分析

介绍了达州体育场大跨度骨架式膜结构工程的抗风设计及风洞试验研究,给出了该结构的平均风压系数参考值。在抗风设计中,运用ANSYS有限元程序,采用体型系数表达的空气动力模型,对结构进行了横向风振响应时程的非线性分析,根据得出的整个风振响应时程曲线,得到该结构产生驰振失稳时的临界风速,通过与设计风速的比较,表明在风荷载作用下,该结构是安全的。     

布置方式对MR阻尼器在网壳结构风振抑制中的影响及规律

磁流变液(MR)阻尼器是一种新型智能材料抗风减振装置,将MR阻尼器以适当方式和网壳结构结合,形成具有智能材料杆件的空间网壳结构,以达到抑制结构风振的目的,研究了阻尼器的布置方式对空间网壳结构的抗风减振效果的影响.研究表明,阻尼器的布置方式对加入MR阻尼器后的网壳结构在风荷载作用下的减振效果具有一定程度的影响.     

TMD系统在单层柱壳振动控制中的适用性分析

考虑单层圆柱面网壳结构动力性能的特点 ,本文对于这种结构采用TMD系统减震是否合适进行了分析。在水平地震作用下 ,对两种形式的单层圆柱面网壳进行了控制效果的比较 ,并得出了一些工程设计有用的结论     

施威德勒型单层球面网壳的固有振动特性及非线性屈曲研究

推导了施威德勒型单层球面网壳的结构动力平衡方程,分别讨论了该结构在线性和非线性情况下的特征值控制方程;对该结构进行固有振动分析,通过数值试验研究典型模型的自振频率和振型;将特征值屈曲分析的模态作为初始几何缺陷,通过几何非线性屈曲分析得到非线性屈曲荷载.结果表明:非线性特征值屈曲荷载小于相应的线性屈曲荷载,仅对该结构形式进行整体线性稳定分析是偏于不安全的,有必要进行非线性稳定分析.