高层钢结构建筑TMD风振舒适度控制设计

本文研究了ＴＭＤ－高层钢结构系统的风振舒适度控制设计方法。导出了受控高层钢结构的风振加速度设计计算公式。给出了受控高层钢结构脉动增大系数及有关ＴＭＤ系统参数实用设计表格。给出了高层结构－ＴＭＤ系统风振舒适度控制设计过程。算例表明ＴＭＤ对高层钢结构风振加速度的控制是十分有效的。     

TMD-高层钢结构系统风振舒适度控制设计方法

高层钢结构风振舒适度控制是结构设计的一项重要内容。舒适度主要判断标准是结构的加速度响应。本文研究了 Ｔ Ｍ Ｄ高层钢结构系统的风振舒适度控制设计方法,导出了 Ｔ Ｍ Ｄ高层钢结构系统的传递函数和减振系统 Ｄ Ｒ Ｆ的表达式,同时对 Ｄ Ｒ Ｆ 进行数值分析。最后给出了设计步骤、算例及结论。     

斜拉索风雨振非平稳风场特性分析

基于小波多尺度分析,提取风雨振实测风速、风向的时变平均值,并建立非平稳风速模型。采用非平稳风速模型,分析了洞庭湖大桥2003年4月初风雨振时实测风速紊流强度、积分尺度、脉动风谱和概率密度等重要风场特性,并将结果与传统的平稳风速模型和基于EMD的非平稳风速模型进行比较,进一步验证采用基于小波分析的非平稳风速模型的合理性。同时,根据Davenport相干系数公式,计算了桥塔和桥面风速记录顺风向脉动风分量的相关性。     

钢管混凝土格构式新型风力发电机塔架风振响应

以白云鄂博地区拟建的某2 MW钢管混凝土格构式新型风力发电机塔架为研究对象,采用Davenport 脉动风谱基于谐波合成法模拟白云鄂博地区脉动风速时程,运用有限元软件对风力发电机塔架进行风致响应分析。结果表明：钢管混凝土格构式风力发电机塔架风振响应显著,受脉动风影响很大;按照现行规范对钢管混凝土格构式塔架风振系数进行计算将造成较大误差。     

一种新型风电塔架结构用双向TMD风致响应减振控制研究

为了减小风荷载作用下风电结构动力响应,提出一种双向调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)并对其减振效果展开研究。采用Davenport脉动风功率谱,模拟陆上风电场的脉动风速。建立顶部集中质量有限元模型和考虑风电结构叶片与塔筒耦合的叶片-塔筒有限元模型,计算两种模型的自振特性,并对安装双向TMD的风电结构的响应进行分析。分析结果表明:该装置具有较好减振效果;在两种不同计算模型下,风电结构塔筒顶部位移、加速度和底部弯矩计算结果及控制效果一致;在叶片-塔筒模型中,由于叶片-塔筒模型中叶素力与轮毂中存在偏心,使得叶片-塔筒模型顶部弯矩相比集中质量模型顶部弯矩较大。     

合肥电视塔TMD风振控制的响应分析

本文进行了合肥电视塔风振响应分析,探讨了电视塔人体舒适度设计准则。计算表明,电视塔上塔楼的加速度响应大大超出了容许的最大加速度限值。因此,利用塔上60t重的生活、消防用水箱作为调频质量阻尼器(TMD)。通过在频域内大量的TMD参数研究,确定TMD的优化参数。研究结果表明,具有最优参数TMD可以显著提高电视塔的人体舒适度性能,上塔楼的加速度响应下降了49%。在此基础上,本文提出了TMD优化参数的选择路线,结合受控和未控结构的响应比与频率比和TMD阻尼比的关系曲线,采用图解法确定了满足减振要求的TMD优化参数。     

TMD—高层钢结构系统风振舒适度控制设计方法

本文研究了ＴＭＤ－高层钢结构系统的风振舒适度控制设计方法,导出了ＴＭＤ－高层钢结构系统的传播函数和减振系统ＤＲＦ的表达式,同时对ＤＲＦ进行数值分析。最后给出了设计步骤,算例及结论。     

轨道型非线性能量阱对高层结构脉动风振的控制仿真

介绍了轨道型被动NES(Nonlinear Energy Sink),并对附加NES装置的5层钢框架进行了白噪声激励下的振动台实验,结果表明了NES能在多个频率范围内抑制结构振动。基于NES的这种优点,将其应用到高层结构的风振控制上。采用线性回归方法的AR模型,模拟了不同高度处的脉动风速时程作为建筑结构的外部激励。以脉动风激励下高层建筑顶层的加速度为控制目标,对NES的质量、轨道表达式和黏滞阻尼参数进行了一系列优化,选择较优的参数对NES控制下某结构的脉动风致振动进行了仿真计算。计算结果表明:NES可以有效减小脉动风作用下建筑结构的最大加速度与加速度均方根,并且其可以同时减小结构多个模态的振动,从而提高风载荷下高层建筑的舒适度。     

杠杆式调谐质量阻尼器对双吊索尾流致振的减振优化

围绕双索股长吊索整体风致振动及其减振控制问题,开展了节段模型风洞试验和基于杠杆式调谐质量阻尼器的减振设计和试验研究。通过节段模型测振风洞试验,研究了悬索桥双圆柱索股的整体风致振动特性及其不稳定区间;推导了考虑自激力作用的吊索整体振动杠杆式调谐质量阻尼器最优设计参数,并分析了各参数对减振效果的影响;根据最优参数设计了杠杆式调谐质量阻尼器,进行了双吊索整体尾流致振的控制实验,验证了各参数对减振效果的影响。结果表明:双吊索在6°-10°风攻角区间发生了大幅风致振动;与基于简谐力外荷载作用的TMD优化相比,按基于自激力作用的运动方程进行TMD参数优化,能显著减少抑制尾流致振的TMD质量比;杠杆式调谐质量阻尼器能有效提高双吊索整体风致振动起振风速,阻尼器参数偏离会降低减振效果,其中频率偏差影响最为明显。     

雷暴风激励下简支梁式屋盖结构的风振响应参数化分析EI北大核心CSCD

基于时域分析方法对简支梁式屋盖结构在雷暴冲击风作用下的风振响应进行参数化研究。利用混合随机模型对雷暴冲击风强风荷载进行数值模拟,其中平均风采用Wood竖直风剖面方程与Holmes经验模型模拟,脉动风采用基于Kaimal目标谱的自回归AR模型模拟,谱分析结果表明雷暴风模拟结果具有较好的精度;分析了结构主要参数和雷暴风参数对结构风振响应的影响,结果表明:结构刚度、跨度、最大风速半径及风暴移动速度对结构的风振响应影响较大。针对雷暴风中平均风和脉动风响应均随时间变化的特性,采用基于包络概念的整体风振系数计算方法,分别研究了不同参数下的整体位移风振系数和整体荷载风振系数,结果表明,采用结构整体位移风振系数进行雷暴风等效静风荷载分析具有更高的精度。     

高层建筑楼顶钢塔风振效应的参数研究

本文针对高层建筑楼顶钢塔的风振效应开展研究,采用线性滤波法模拟了结构的脉动风荷载时程,探讨了主体结构、楼顶钢塔及二者整体工作三种情况的动力特性,分析了脉动风速谱、频率比、楼顶钢塔高度和跨度等6种不同参数对结构顺风向风振动力性能的影响,并对比分析了线性和非线性粘滞阻尼器及粘弹性阻尼器三种速度相关型阻尼器对结构楼顶钢塔风振效应的控制效果。结果表明,结构楼顶钢塔设计时应避开主体结构的前三阶自振频率,以降低鞭梢效应;风荷载作用下楼顶钢塔的风振响应远大于主体结构,随基本风压和钢塔高度的增大而增大,但随钢塔跨度的增大而减小;阻尼器可有效衰减楼顶钢塔的风振响应,粘滞阻尼器对楼顶钢塔风振响应的减振效果优于粘弹性阻尼器,而非线性粘滞阻尼器的减振效果又优于线性粘滞阻尼器。     

高层钢结构抗风抗震控制若干问题探讨

综合了高层钢结构抗风抗震控制的发展。阐述了高层钢结构水平位移指标设计限值有待于进一步探讨。指出了现代控制技术对高层钢结构风振舒适度控制及外伸臂对框架－核心筒结构体系水平位移指标控制的实现。阐明了ＴＭＤ／ＴＬＤ及主动控制对高层钢结构抗风抗震控制的现实意义及发展。     

桩-土-结构相互作用对高层建筑风振舒适度的影响

推导了脉动风荷载作用下考虑桩-土-结构相互作用时高层建筑顺风向风振加速度响应的计算公式，通过算例说明桩-土-结构相互作用对结构顺风向风振加速度响应有明显的影响。一般而言，各参数变化对加速度响应的影响的幅度不同，在土中阻尼较小时，考虑相互作用后，结构的加速度响应要比不考虑桩-土-结构相互作用时大，即考虑了桩-土-结构相互作用后有可能增加结构风振时的不舒适度。因此，在高层建筑的风振舒适度设计中应当特别考虑到桩-土-结构相互作用的影响。     

脉动风特性及其仿真研究

在高层建筑、高耸结构和大跨度结构设计时,由于这些结构基本周期较长,风振对其设计具有较大的影响。本文通过大量现场实测脉动风记录,利用参数识别技术和优化方法,研究了脉动风速的功率谱,并与Davenport水平脉动风速谱等进行了比较;本文根据Davenport水平风速谱、西安热工所水平风速谱和本文研究的水平风速谱,利用自回归滑动平均(ARMA)模型及参数识别技术,研究了人造脉动风方法。     

基于INM模型的天津机场飞机噪声污染预测与防治研究

随着我国航空运输业的不断发展,飞机噪声污染问题已经成为限制民航发展的主要问题之一。调查统计了天津机场2018 年实际航空业务量和规划航空业务量,利用INM模型计算飞机噪声并绘制等值线图,根据计算结果分析飞机噪声对周边环境的污染情况。计算结果表明,受航空业务量增加和第三跑道建设的影响,天津机场周边受飞机噪声影响的面积和人数显著增加。结合国际民航组织（ICAO）针对飞机噪声控制提出的“平衡做法”,研究天津机场可以采用的噪声污染防治措施,主要包括减少噪声源、土地使用的合理规划和管理、采用减噪飞行程序。     

单斜面索拱支承曲梁人行桥人致振动控制研究

进行了一种单斜面索拱支承曲梁人行桥的人致振动控制研究。在人行桥的初始状态及静动力特性基础上,模拟了随机人群荷载作用下人行桥的振动响应,参数化地研究了调谐质量阻尼器(Tuned Mass Damper,TMD)的减振作用,考虑了TMD不同质量比、刚度、阻尼参数以及布置方式的影响。在TMD装置安装前后对人行桥进行实地动力测试,测试了结构减振前后的模态特性以及在单人、多人和人群荷载工况下的振动响应,讨论了TMD装置对该类型人行桥的减振效果。结果表明:减振后结构关键模态阻尼增大为减振前的4.14倍;单人步行和跑动工况下,通过设置TMD,结构加速度峰值下降31.1%～55.9%,加速度均方根下降36.4%～52.0%;多种人群步行工况下,结构竖向加速度峰值最大为0.41 m/s~2。研究结果表明单斜面索拱支承曲梁人行桥刚度较柔,TMD对控制该类型人行桥结构人致振动具有很好的效果。     

大跨空间结构风振响应及其计算与试验方法

大跨空间结构体系广泛应用于工业和民用建筑中，并且日趋大型化，多样化，复杂化，风荷载已成为该类结构抗风设计，防灾减灾分析的控制荷载之一，文中针对大跨空间结构，分析了风振形式及其机理，阐述了风振响应计算方法和试验方法。指出随机振动理论，有限单元法和数值分析理论是大跨空间结构风振响应计算的有效理论工具，风洞试验是研究结构风振的主要实验手段，结构风振数值模拟方法具有广阔发展前景。最后，提出值得进一步研究的若干问题。     

载人飞船着陆座椅缓冲系统的动力分析与改进

现有载人飞船座椅采用前支座铰接的方式,只能实现单向着陆缓冲。为了减小着陆过程对航天员的多向冲击过载,在此将座椅支座铰链连接改为双向弹性支撑。建立了两种缓冲系统的动力学模型,在同一种着陆工况下,比较了两种缓冲方案的缓冲器行程、工作时间、胸—背向和头—盆向加速度的动态响应。算例表明,改进后的缓冲系统能降低多向冲击加速度峰值。