影响不对称支撑圆形钢天线风致疲劳寿命的因素

在求得结构不同风向、风速下风致响应以及结构所在位置处的风速风向联合分布函数的基础上,基于经典的疲劳累积损伤理论,对一实际不对称支撑圆形截面钢结构进行风致疲劳寿命估计。通过实例分析的结果,讨论了风向、结构表面粗糙度、涡激共振以及平均风速等重要因素对结构风致疲劳寿命的影响。计算结果表明:1)风向对结构的风致疲劳累积损伤影响较大,在出现概率大的风向区间内造成的疲劳累积损伤较大;2)结构表面粗糙度对结构的风致疲劳寿命影响也较大,疲劳寿命随着表面粗糙度的增加而减小;3)涡激共振对结构的疲劳寿命有一定的影响,在计算结构的风致疲劳寿命时,不应该忽略涡激共振的影响;4)平均风荷载对结构的风致疲劳寿命影响较小。     

风荷载作用下钢塔架的疲劳寿命预估

结构的风致振动使得结构产生围绕平均应力的脉动应力 ,它能导致结构的疲劳累积损伤 ,可能造成结构在低于设计风荷载的各种水平风荷载往复作用下而失效。由于风荷载是钢塔架等钢结构的主要荷载 ,风荷载作用下上述结构的疲劳寿命预估因而是至关重要的。在作了一些简化假设后 ,得到了钢塔架疲劳寿命。由于塔架结构的顺风向响应为宽带过程 ,在考虑了窄带共振响应和宽带背景响应后 ,用等效窄带法得到了其疲劳寿命的计算公式。最后给出了一个疲劳寿命计算的工程实例。     

悬吊质量摆对钢结构电视塔风振控制设计

本文研究在钢结构电视塔的天线段设置多个悬吊质量摆来控制电视塔的风振响应,通过计算机模拟出电视塔脉动风样本曲线,对上海青浦电视塔的风振控制进行设计和分析计算。     

大跨屋盖结构风致抖振响应研究

建立基于非定常风荷载的大跨屋盖结构风致动力响应的试验和分析方法。该方法采用多通道测压系统扩大同步测压点的数目,更全面地获得屋盖表面风压的时空特性,为准确计算结构风致响应奠定了基础。在动力分析方法上应用CQC法计算屋盖结构的风振响应,考虑多模态及模态间的耦合影响,编制了结构风致动力效应计算程序SWDP。最后对上海铁路南站工程屋盖结构的抖振响应结果进行了计算和分析。结果表明,采用多通道测压系统可以有效地扩大同步测压点的数目;基于非定常风荷载的CQC方法是计算复杂大跨屋盖结构风振响应的有效方法;背景响应对于总响应的贡献通常是不可忽略的。     

粤港澳地区超高层结构抗风设计若干问题

通过提炼汇总及逐项解读,对粤港澳三地规范体系中关于风荷载计算方法及其主要影响参数,以及风致位移响应和加速度控制标准等方面进行了系统对比。通过假想案例对三地规范风致位移角控制的宽严程度进行了比较,结果表明三地控制原则存在一定差异,粤规范控制标准居中。基于某突破粤规范限值的真实案例,从结构整体稳定、抗震性能、非结构构件及机电设备需求等方面探讨了风致位移角突破规范限值的可行性;并介绍了由此引起风振加速度偏大时的应对方案,建议视乎项目定位及对舒适度的需求标准,而考虑采用TSD等吸能减振措施改善结构的风振舒适度。     

虚拟激励法在高耸结构风振分析中的应用

虚拟激励法是我国著名学者林家浩教授提出的一套快速、精确、高效的随机振动计算方法,较之传统的随机计算方法,该方法在计算大型复杂结构方面优势明显.为了解广州电视塔的风振响应特征,将其引入到高耸结构的风振响应计算中,利用广州电视塔作为算例进行脉动风荷载顺风向响应分析.分析结果表明,广州电视塔的风振响应超过规范的容许范围,有必要进行电视塔的风振控制研究.     

河南电视塔体形系数CFD数值模拟及随机风振响应数值分析(II)

建立电视塔的风振内力响应计算有限元模型,基于谐波合成法数值生成电视塔各分段的风波时程,采用ANSYS结构分析程序数值计算各风偏角下结构的动力响应,确定该电视塔不同高度上的风致振动位移响应、内力响应,给出了基于位移等效的动力放大系数与基于内力等效的动力放大系数。     

750kV变电站构架柱顶避雷针及地线柱结构风洞试验研究

变电站构架柱顶避雷针及地线柱是对风荷载极为敏感的高耸结构,其风致振动破坏对变电站的安全运行影响很大。针对某750 kV变电站构架柱顶避雷针结构进行了气动弹性模型风洞试验,获得了模型结构的动力特性、高风速下顺风向风振响应和低风速下横风向风振响应以及结构的分段风振系数,经与现行相关设计规范的风振系数计算值、有限元时程分析数值对比,表明现行规范对这类结构的风振系数存在低估的风险。     

河南电视塔体形系数CFD数值模拟及随机风振响应数值分析（Ⅱ）

建立电视塔的风振内力响应计算有限元模型,基于谐波合成法数值生成电视塔各分段的风波时程,采用ANSYS结构分析程序数值计算各风偏角下结构的动力响应,确定该电视塔不同高度上的风致振动位移响应、内力响应,给出了基于位移等效的动力放大系数与基于内力等效的动力放大系数.     

精细化风荷载作用模式下输电塔的动力响应研究

为研究精细化风荷载作用下输电塔的动力响应特性,采用高频天平测力试验获得横担和塔身及其主要杆件的体型系数,采用节点集中加载和均布加载两种风荷载作用模式,计算了高压输电塔在不同加载模式下的风致动力响应以及风振系数,并与规范结果进行对比分析。研究表明:相比试验结果,规范建议的体型系数偏低,由此得到的结构位移、加速度和杆件内力响应均偏小,但按规范方法得到的风振系数偏大;与节点集中加载方式相比,均布加载模式下塔身的总体位移和加速度响应基本不变,横担的位移和加速度响应略有增加;横担主杆、腹杆和塔身斜撑的截面最大应力均有不同程度的明显增加,而塔身主杆的截面最大正应力变化不显著。风荷载加载模式对横担的内力响应影响较大,但对塔身主杆的内力和整塔的风振系数影响较小。     

风载下塔架结构的可靠度分析

分析了大型塔架结构在风载下的可靠度,根据塔架体系的特点,在危险区段内寻找主要失效路径,借助有限元方法同时考虑多种构件失效后模型,建立失效构件及失效路径的失效函数,并用Ditlevsen窄界限法确定结构可靠度,最后编制程序对某大型电视塔进行可靠度分析.     

脉动风作用下电视塔桅杆结构TMD控制的惯性质量与位置优化

本文以深圳市梧桐山电视塔桅杆结构风振控制项目为背景,分析了风荷载的动力特性,给出了脉动风荷载的模拟方法;采用调谐质量阻尼控制方法和线性吸振、非线性耗能的结构控制策略,对控制装置进行了系统设计,分析了装置的惯性质量效应并提出了装置的优化布置方法;在模拟脉动风荷载作用下采用振型分解和时程分析相结合的方法,对结构进行动力分析和振动控制效果计算,为TMD高耸结构抗风设计提供了依据。     

一格构式广播电视发射塔抗震性能分析

通过对一结构立面复杂的广播电视发射塔结构进行非线性数值模拟,全面研究了其抗震性能。由结构特征值分析可知,结构第一扭转振型出现在第8阶振型中,结构第一扭转周期与第一平动周期之比为0.197,满足相关规范要求。继而采用静力分析手段,计算了结构在多遇地震作用和风荷载下的位移响应。通过静力计算可知,结构天线顶点和塔体主结构顶部的层间位移均小于相应规范中规定的层间位移角限值;且与地震荷载相比,风荷载对结构起控制作用。通过结构非线性时程分析可知,在多遇地震作用下,结构构件均处于弹性阶段,结构层间位移较小;在罕遇地震作用下,虽结构的层间位移有所增大,但绝大多数结构构件仍处于弹性阶段,结构具有较好的抗震性能。     

建筑结构体系可靠性评价的一个新方法

本文在研究了建筑结构体系特点的基础上，根据体系可靠性的经典定义，提出了一个评价结构体系可靠性的新的方法。本文的主要观点是根据结构构件功能的不同，将构件分成直接构件与间接构件，并根据直接构件的使用功能指标及其可能失效概率，评价结构体系的可靠性。文中给出了直接构件功能指标与直接构件失效概率的定义及计算方法。     

Regen‐Wind‐induzierte Schwingungen – ein State‐of‐the‐Art Report

Rain‐wind induced vibrations can occur, when rain and wind simultaneously act, for instance, on the cables of cable‐stayed bridges, on inclined steel hangers of arch bridges or on the backstays of guyed masts. As a result of wind and gravity, the rainwater forms small rivulets, which flow down on the surface of these structural members. The rivulets disturb the wind flow around the dry cross section and cause a modified unsymmetrical distribution of the surrounding wind pressure, which leads to periodic exciting forces. Due to the movement of the cable and the wind forces, the position of the rivulets varies on the cable surface. This constellation can lead to aeroelastic excitation with large amplitudes. Rain‐wind induced vibrations can reduce the life cycle of a structure seriously, because the initialising wind velocity of rain‐wind induced vibrations is significantly lower than the design wind velocity and thus has a high probability of occurrence. In this paper, the further researches and investigations up to now dealing with rain‐wind induced vibrations are summed and commented.     

武汉体育中心游泳馆屋顶网架结构风致疲劳性能分析

以武汉体育中心游泳馆屋顶网架结构为研究对象,分析其在随机风荷载作用下的疲劳损伤性能。先根据该结构风洞试验结果结合数值模拟得到作用在结构上的风荷载,再利用ANSYS对结构进行应变时程分析,通过雨流计数法进行应变循环历程统计,最后基于Miner损伤准则计算总累加损伤和估算疲劳寿命。据此编制了适用于网架结构疲劳分析的程序,可计算出所有杆件在不同工况下的风致疲劳损伤值和疲劳寿命。为了研究结构在损伤情况下的疲劳性能,分析获得了不同风向角下的易损杆件,假设这些杆件首先发生刚度降低,来分析结构完好、有损伤结构在设计风速和良态风速下的疲劳性能。结果表明:在设计风速下结构完好时,有杆件会发生疲劳损伤或破坏;随着结构刚度降低,发生疲劳损伤和破坏的杆件数量大幅增加;即使是在良态风速下,随着结构刚度降低,在100年建筑使用寿命内也出现了杆件疲劳损伤和破坏;对网架结构来说,特别是当结构有损伤服役时,风致疲劳是结构巨大安全隐患,应引起高度重视。     

国家体育场大跨度钢结构设计与研究

在国家体育场设计中,利用CATIA空间建模软件建立了国家体育场大跨度钢结构精确的三维空间几何模型与计算模型。为了使结构受力合理、减小构件加工制作难度与施工的复杂性,主桁架弦杆在相邻腹杆之间采用直线代替空间曲线构件,桁架柱腹杆尺寸与菱形内柱同宽。对于屋盖肩部的空间扭曲构件,在整体计算模型中用分段折线代替理想曲线,并对每段构件截面的主轴方向进行偏转。屋顶与立面次结构可以有效减小主结构弦杆面外的计算长度,提供ETFE膜结构、下弦声学吊顶与屋面排水系统的支承条件,并形成结构的抗侧力体系。在设计中运用将“死”单元逐次激活的技术,对钢结构在整个施工过程刚度和荷载的变化情况进行模拟。根据风洞试验确定风压分布,提出下风振系数的计算方法,确定大跨度结构的风振下压效应。采用新型国产高强钢材,并根据构件的重要性确定钢材的技术性能要求。在综合考虑工程的重要性、结构受力特点、施工偏差以及工程造价等多种因素的基础上确定构件应力比限值,进     

粘弹性耗能器控制下电视塔风振反应实用分析法

本文研究青浦电视塔在粘弹性耗能器控制下的风振分析与设计方法。粘弹性耗能器对受控结构的影响归结为结构阻尼的增加 ,由模态应变能法计算了受控结构的等效阻尼比 ,并结合我国现行风荷载规范 ,将粘弹性耗能器的风振控制效果反映到受控结构风荷载的折减上 ,建立了受控结构的风振反应分析方法     

张拉整体塔的结构特性及风振研究

本文在已有研究的基础上,以一座实用型张拉整体电视塔为例,对张拉整体塔的某些结构特性、抗风性能及施工进行了探索和研究。首先介绍了张拉整体塔的结构特性,主要包括:张拉整体塔的迎风面积、不同预拉力下的刚度、不同方向上的刚度及其自振特性与预拉力的关系。基于随机振动理论,运用谐波叠加法模拟了作用在结构上的脉动风,进而计算得到了张拉整体塔的风振响应,并进行了深入的谱分析,按照规范进行了抗风验算。然后比较分析了静力计算和动力计算的结果。     

基于台风风谱的电视塔风场数值模拟

针对上海青浦电视塔的结构形式及振动型态的特点,考虑脉动风的竖向相关性以及电视塔结构风速谱随竖向位置变化的特性,本文基于台风基本特性,采用随高度变化的田浦台风风速谱以及不随高度变化的石沅台风风速谱,运用数值模拟方法,仿真得到了与塔高竖向相关的43条脉动风速时程样本。经与采用不随高度变化的Davenport谱的结果相比较,得出一些有意义的结论。为提高计算效率和计算精度,引入了快速傅立叶变换技术。通过比较自功率谱和自相关函数可以看出,模拟值和目标值吻合得很好,从而验证了本文计算的准确性与有效性。