不同结构分析软件中风荷载计算方法探讨

不同的软件在进行风荷载分析时采用的计算方法有所不同,计算结果会有一定的差别。首先介绍GB50009—2012《建筑结构荷载规范》中风荷载的计算方法;然后介绍PKPM、YJK、ETABS、MIDAS/Gen等4种软件中风荷载的简化计算方法;最后,以1栋16层的住宅建筑为算例,将规范理论计算结果与各个有限元软件计算结果进行对比分析。结果发现:PKPM、MIDAS/Gen公式法、YJK计算的风荷载作用与规范中公式法得到的风荷载作用相近,而MIDAS/Gen查表法、ETABS计算的风荷载作用与查表法得到的风荷载作用相近;ETABS和MIDAS/Gen查表法计算的风荷载作用小于PKPM、MIDAS/Gen公式法、YJK计算的风荷载作用;MIDAS/Gen查表法计算楼层效应时存在一定的弊端,建议在利用MIDAS/Gen计算风荷载效应时采用其自带的公式法。     

基于虚拟激励法的大跨度桥梁位移多目标等效静力风荷载

等效静力风荷载是连接结构工程师与风工程师之间的纽带,在工程实践中起着非常重要的作用。以大跨度桥梁的抖振位移响应为等效目标,对其多目标等效静力风荷载进行了研究。首先,将准确高效的虚拟激励法引入等效静力风荷载的计算;然后,利用荷载-响应之间的关系,将大跨度桥梁抖振位移多目标等效静力风荷载表达为虚拟激励的形式,实现了基于虚拟激励法的大跨度桥梁抖振位移多目标等效静力风荷载计算,并赋予其明确的物理意义;最后,以东海大桥主航道桥为例,验证了该方法的正确性。     

基于响应时程的大跨度空间结构等效静风荷载分析方法

提出以特定时刻的瞬时风压分布为基础,计算大跨度空间结构等效静风荷载的基本方法。首先利用广义坐标合成法得到目标响应的时程,从中确定产生最大响应的时刻,再以该时刻的瞬时风压分布为基础,采用动力放大因子法或附加风振力法计算等效静风荷载。当采用附加风振力法将瞬时风压和附加风振力叠加时,可以得到与风压作用方向不同的等效静风荷载,避免了在某些情况下对风压的过度放大。为便于工程应用,根据精确的等效静风荷载计算式,将荷载中的准静态分量和附加风振力分离,提出了附加风振力的简化计算式。通过大型结构算例分析,证明采用上述方法可以给出合理的等效静风荷载分布,不但能够保证响应目标的等效,其他响应也符合真实情况。     

大跨屋盖基于位移响应协方差等效静力风荷载计算方法

目前,频域内有多种等效静力风荷载求解方法,但每种方法都有其局限性;时域内也提出了风致响应的计算方法,却没有完整地提出求解等效静力风荷载的方法。本文基于位移响应协方差矩阵,提出了一种计算大跨屋盖结构等效静力风荷载的新方法。本方法的关键是获得位移响应的协方差矩阵,对于时域法,由于时程分析能得到位移响应时程,故可根据时程序列直接计算得到;对于频域法,也可由各阶模态响应推导得到,因而本方法既适用于时域法,也适用于频域法。最后,以某大跨屋盖结构作为工程实例,计算了等效静力风荷载,并将其与CQC方法计算结果进行了比较,验证了方法的有效性。     

某骨架支承式膜结构屋盖的等效静力风荷载研究

以郑州大上海步行街中心广场膜结构屋盖为工程背景,进行了刚性模型的同步测压试验。研究了屋盖表面风荷载分布规律和屋盖的风致响应;采用阵风荷载因子法和荷载响应相关法,研究了屋盖的等效静力风荷载,并分析了两种方法的优缺点。结果表明,城市中心的开敞式大跨度屋盖结构的风荷载以脉动风荷载为主;其风致响应也以脉动响应为主;阵风荷载因子法在以脉动响应为主的情况下定义等效静力风荷载存在困难,荷载响应相关法能克服阵风荷载因子法的这些缺点。     

基于等效风振力的结构风振内力计算——关于我国荷载规范中有关风荷载理论的分析

关于在脉动风荷载作用下的结构内力计算 ,目前我国结构风荷载理论中通常采用等效风振力法[1] ,而等效风振力在本质上就是结构动力学中的等效惯性力。从结构动力学基本理论和具体算例两方面 ,分析讨论了基于等效惯性力的结构动内力计算方法及其在结构风振计算中的应用 ,阐明了等效风振力法的正确性     

高层建筑顺风向响应规范计算及试验研究

作为对高层建筑起控制作用的风致振动,顺风向响应在抗风设计中尤为重要。多国风荷载规范均给出了典型的矩形断面形式的高层建筑顺风向响应计算方法,但不同的计算方法导致结果存在偏差。以某矩形高层建筑为例,基于风洞试验比较研究中国、美国及加拿大规范计算方法。研究表明:因平均风速定义的差异,中国风振系数取值要高于美国的阵风影响系数;相比频域法的计算结果,中国规范中采用的惯性风荷载法计算结果偏大;在相同风荷载作用下,中国和加拿大规范方法得到的顺风向最大位移响应值偏大,结构设计偏于保守。美国规范的计算结果相对偏小,相对偏于不安全;相比于加拿大阵风荷载因子法,中国惯性风荷载法风致响应偏小。     

基于利通广场的等效静力风荷载对比分析

目前计算高层建筑的方法主要有GLF法、IWL法和LRC法,但在具体工程中如何选用合适的方法,常是困扰结构工程师的问题.首先基于计算原理阐述了3种方法的特点,然后以广州珠江新城303m高的利通广场为例,对比了3种方法得到的等效静力风荷载分布和等效基底力.研究表明,GLF法和IWL法得到的等效静力风荷载分布形式近似,顺风向IWL法的值较大,而扭转方向GLF的值较大,LRC法得到的等效风荷载分布与以上两者完全不同,荷载取值偏于保守.LRC法得到的等效基底力也比其他方法高出约20%.     

大跨度桥梁多目标等效静力风荷载基向量法

由于结构抖振响应计算复杂,目前主流风荷载设计规范均采用等效静力风荷载做等代替换。文中以桥梁结构为研究对象,对抖振响应的多目标等效静力风荷载计算方法进行研究。首先,采用经典的荷载-响应相关（LRC）法获得大跨度桥梁主梁各节点处的等效静力风荷载向量,并组成荷载矩阵;其次,采用本征正交分解（POD）技术获得的本征模态矩阵;然后,以主梁的抖振响应极值为等效目标,选取的前i阶本征模态作为构建等效静力风荷载的基向量,获得最小二乘意义的多目标等效静力风荷载;最后,以东海大桥为例对该方法的有效性进行验证。结果表明,由于同时包含了脉动风荷载和抖振响应的主要信息,同时是依据重要程度排序,按照文中方法获得的多目标等效静力风荷载在抖振响应计算精度和荷载分布的合理性方面均表现良好。     

高层建筑结构在风荷载作用下的振动分析

通过介绍我国高层建筑结构风荷载设计方法、风荷载作用形式及由风荷载引起的结构振动,结合工程实例,进行了较详细的结构振动反应计算,以供同类型风荷载作用下的振动分析参考借鉴.     

点支式玻璃建筑鱼腹式柔性支承体系风振响应分析

以清华大学游泳馆点式玻璃建筑设计为背景 ,在点式玻璃建筑中两种常用的鱼腹式柔性支承系统动力特性研究的基础上 ,运用AR法对脉动风荷载进行了模拟 ,将风荷载导入ANSYS对鱼腹式柔性支承体系的风振响应进行了时程分析。分析了支承体系的风振系数 ,并研究了预应力和矢跨比对风振响应和风振系数的影响。     

高振型对合肥电视塔风振响应的影响分析

首先根据随机振动理论 ,按照M .Shinozuka方法仿真得到了作用在合肥电视塔上的1 9维互相关的人造脉动风压时程样本曲线。然后基于振型叠加法 ,计算了合肥电视塔在脉动风荷载作用下各个振型上的时程反应 ,分析了高振型对合肥电视塔风振响应的影响程度     

桅杆结构风振系数简化计算

基于随机风振理论 ,考虑前 4阶振型影响 ,推导出桅杆结构风振系数简化计算公式。根据桅杆结构主要参数特点 ,给出相应计算表格。本文提出的方法和表格将为《高耸结构设计规范》的修订提供理论依据。     

点式玻璃建筑柔性支承体系的动力特性分析

对两种常用的点式玻璃建筑柔性支承系统的动力特性进行研究，对比和分析影响这两种系统自振频率和振型的主要因素。在脉动风荷载作用下对系统风振响应进行谱分析，对影响风振响应的特征和相关因素进行研究，为类似结构的动力特性分析提供参考。     

考虑塔-线耦合作用的输电塔体系风振系数研究

考虑塔-线耦合作用的体系风振响应以及对应情况下的输电塔等效风荷载的风振系数取值是输电塔抗风设计的基础,结合某220kV输电线路一塔两线实例,通过气弹性风洞试验和有限元数值模拟的方式,研究输电塔在考虑导、地线耦合作用下的风振响应规律,计算其对应的输电塔等效风荷载的风振系数,并与我国现行规范中的相关取值进行对比,结果表明:横担和输电线的存在使得塔身中上部的风振系数明显增大,在进行输电塔设计时需考虑其影响;建议采用《建筑结构荷载规范》(GB 50009—2012)和《高耸结构设计规范》(GB50135—2006)来计算风振系数时,对横担位置进行修正或单独考虑,而《架空输电线路荷载规范》(DLT5551—2018)更适用于输电塔类结构的风振系数的计算。     

索膜屋盖结构横风向共振响应的时程分析方法

索膜屋盖结构的横风向共振问题与以往研究的高层 /高耸结构的横风向共振问题有较大区别。本文根据索膜屋盖结构的受力特点 ,发展了一种适合大跨索膜结构非线性横风向风振响应计算分析的方法 ,利用Newmark法和Newton Raphson法的思想推导了索膜结构在横风向风荷载作用下 ,结构的非线性动力增量平衡方程 ,并提出如何判别结构发生横风向共振的方法。文中还对有关参数的取值进行了讨论。最后本文利用ANSYS程序对某算例进行分析 ,得到其发生横风向共振时的风速     

高层建筑局部构件的风荷载效应

在高层建筑对局部构件进行强度验算时,不应采用整体结构的风荷载计算公式.局部构件自身及其与主体结构连接处的风荷载内力效应,应为主体结构由于风荷载引起的振动,对于局部构件的支座动力输入,另加局部构件的直接风荷载.本文给出与规范相衔接的近似计算方法.     

Nonlinear discrete analysis method for random vibration of guyed masts under wind load

Based on the idea of the discrete analysis method of random vibration, the paper studied the wind-induced response of guyed masts, the Gaussian close assumption is adopted to close the mean square equations when taking into account the nonlinearity of cables. The wind load is generated from spatially correlated filtered white noise. The discrete random vibration method can calculate accurate mean and mean square responses, the wind responses analysis for a numerical example demonstrate this point, and the results of discrete random vibration method is close to the results of experiment through wind-induced response analysis of a wind tunnel experiment model.