输电塔塔线体系风振响应分析

基于风洞试验得到的输电塔线性一阶广义荷载谱,推导了一般性的输电塔顺风向、横风向脉动风荷载功率谱公式。利用此功率谱,模拟了塔线体系顺风向、横风向脉动风荷载。对输电塔线体系及单塔的动力特性进行了分析,分析表明,在远低于单塔同阶振型的自振频率时,塔线体系中的输电塔平面外振型就会与导地线振动耦合。对单塔及输电塔-线体系进行非线性动力时程分析,得到了位移、加速度和内力等响应的时程,对比了有、无横风向脉动风荷载的风振响应,并分析了风振响应的功率谱。     

广州西塔气动荷载特性及风致响应研究

摘 要：以432米高的广州西塔的刚性模型多点同步测压风洞试验为背景,研究该超高层建筑结构气动荷载的竖向相干特性,采用相干函数方法(CFM)计算并替代气动力谱矩阵的互谱密度进行风致响应计算。结果显示,当经验指数式相干函数的指数衰减因子取6~8时,顺风向响应与精确结果较吻合,但在横风向上差别则比较明显。文中进一步计算了结构参振模态数目对西塔风振响应计算结果的影响,结果表明：忽略高阶模态对结构顺风向的层间位移角响应的影响较大、最大可产生9%的误差,但对结构横风向响应影响则很小,这意味着西塔风振响应仍由基阶模态控制。文中针对超高层建筑横风向响应估算的可行方法进行了讨论和建议。     

非同轴刚度偏心高层建筑平-扭耦合风振响应的研究

提出了分析非同轴刚度偏心结构风振响应的基本框架。第一，建立了两层6个自由度（6DOFs）非同轴刚度偏心结构的动力方程。第二，将建立的动力方程扩展至多层（大于两层）非同轴刚度偏心结构情况。第三，基于顺风向、横风向及扭转风荷载功率谱，并考虑横风向与扭转风荷载间相关性及模态响应间耦合，建立了非同轴刚度偏心结构风致平-扭耦合响应的分析方法。最后，以15DOFs结构为例，通过设置结构不同刚度偏心，数值研究了非同轴刚度偏心对结构风致平-扭耦合响应的影响。     

圆形高耸结构两级变阻尼TMD风振控制

考虑到实际工程中TMD的限位问题,提出使用两级变阻尼TMD来控制圆形高耸结构的风致振动。使用Den Hartog参数来确定TMD的频率比与第一级阻尼比。鉴于圆形高耸结构的顺风向与横风向风振效应均较为明显,推导了顺风向与横风向风荷载作用下TMD的位移响应峰值公式,以二者的较大值作为迭代依据,迭代求解TMD的第二级阻尼比。以某实际圆形高层景观塔作为工程算例进行了数值仿真分析,分析结果表明两级变阻尼TMD能有效控制圆形高耸结构风致振动,且TMD位移满足限位要求。     

非同轴质量偏心结构平扭耦合风振响应的研究

为了详细地对比分析结构各质量中心不在同一轴线上的偏心对结构风致平移一扭转耦合响应的影响,提出了分析非同轴质量偏心结构风振响应的基本框架.首先,建立了两层六自由度非同轴质量偏心结构的动力方程,并将其推广至N层3N自由度的非同轴质量偏心结构动力方程;然后,基于高频力平衡(HFFB)技术和多点同步扫描(MPSS)技术获得的顺风向、横风向以及扭转风荷载功率谱,考虑横风向和扭转风荷载之间的相关性以及模态之间的耦合,在频域内进行非同轴质量偏心结构的风致平移一扭转耦合响应分析.一栋120 m高的矩形钢结构建筑,被简化为15个自由度的三维分析模型作为数值研究案例.通过设置不同位置的结构质量偏心,分析研究了单轴质量偏心、非同轴质量偏心对矩形建筑结构平移一扭转风振的影响.     

三维风场各分量对定日镜动态响应的影响研究

针对定日镜抗风设计过程中仅考虑纵向风而忽略竖向风和横向风对结构响应的问题,提出利用不同方向上的脉动风压功率谱和AR模型进行三维脉动风场的时程模拟,并将平均风荷载和脉动风荷载共同作用在建立的定日镜有限元模型上,通过对5种典型位置状态下定日镜的动力特性和风致动态响应分析得到风场各分量荷载对结构的影响。研究结果表明:在定日镜前5阶自振频率范围内,竖向和横向脉动风可能会引起结构的共振响应;定日镜在工作位置时的位移风振系数较小,可以仅考虑纵向和竖向风对其动态响应的影响;定日镜在避险停放位置时的位移风振系数较大,需同时考虑纵向、竖向和横向风对其动态响应的影响。     

多跨格构式构架气弹模型设计与风洞试验

为了研究复杂多跨格构式构架风致响应特性,通过对比主要气弹模型制作方法的优缺点,以某典型1 000 kV两跨变电构架为背景,采用刚性节段加V型弹簧片的方法设计制作了满足前4阶频率相似比的气弹模型。在此基础上,通过气弹模型风洞试验测试得到了不同风速和不同风向角工况下,结构典型部位的位移和加速度时程,并研究了多跨格构式构架的风振响应特性,最后采用惯性风荷载方法和阵风荷载因子法评估了典型节段的风振系数。结果表明:采用刚性节段加V型弹簧片的方法设计制作的气弹模型能较好满足外形、质量、频率、阻尼比等重要参数的相似关系;风向角对位移均值的影响十分显著,其最不利风向角与相应主轴成15°夹角;顺风向与横风向的加速度响应均方根处于同一数量级,横风向风致振动效应较为明显;该结构垂直于跨向中塔的风振响应以第一阶模态的共振分量为主,边塔基阶模态与高阶模态的共振分量均较大,高阶模态的贡献不可忽略;同一节段的位移风振系数值略大于惯性力风振系数值。该试验结果对多跨格构式构架的抗风设计具有一定的参考意义。     

超高层建筑横风向气动阻尼比简化估算方法研究

通过3种高宽比、3种粗糙度流场、多种质量-阻尼参数的多自由度气弹模型风洞试验,分析了折算风速、风场粗糙度、高宽比、结构质量、结构阻尼比和涡振位移等因素对横风向气动阻尼比的影响。分析表明,正气动阻尼比与结构阻尼比负相关,而负气动阻尼比绝对值与结构阻尼比正相关,结构质量与气动阻尼比绝对值负相关,风场越粗糙或模型高宽比越小负气动阻尼比越不显著。整体来看,气动阻尼比本身不足以评价气弹响应的显著程度,以气动阻尼比本身作为经验公式的拟合对象有很大局限性。最后提出了协调气动阻尼比的概念,在此基础上建立了改进的气动阻尼比经验拟合公式,该拟合公式考虑了以上各因素对气动阻尼比的影响,为气动阻尼比的估算方法提供了新的思路。     

基于双向流固耦合的构架避雷针风振响应分析与减振优化设计

以某500 kV高压变电站典型圆钢管构架避雷针结构为例,建立避雷针风振响应分析的模型,采用双向流固耦合方法模拟分析了避雷针的顺风向及横风向风振响应,并采用外附螺旋导板的方法对其横风向风振响应进行了减振优化设计.结果表明:圆钢管构架避雷针因具有细、柔的上部结构特点,其顺风向和横风向的风振响应较为突出,尤其是横风向风振响应...     

强风下方截面高层建筑横风向气动阻尼比研究

该文设计了一种质量和结构阻尼比可调的底部弹性支撑刚性体的双向摆式气弹模型,并通过气弹模型风洞试验获得模型顶部加速度响应时程。运用改进的随机减量技术,识别了湍流场中强风下方截面高层建筑横风向气动阻尼比。分析了风场类别、结构阻尼比、均匀当量质量以及模型高宽比对横风向气动阻尼比随折算风速变化规律的影响。最后提出了横风向气动阻尼比的经验公式,并将引入气动阻尼比后的横风向响应计算值与气弹模型风洞试验测量值比较,证明了该气动阻尼比经验公式的正确性和实用性。