龙卷风冲击高层建筑气动力效应数值模拟
龙卷风是一种大型气旋流动,具有很强的破坏力,是抗风减灾工程中重点防范对象之一。现有龙卷风研究多集中于低矮建筑或输电线塔等结构,对作用于城市高层建筑结构的龙卷风流动特征及气动力响应还认识不清。该文采用大涡模拟开展了龙卷风数值风场模拟,与文献提供的龙卷风风洞实验结果进行了校核,获得了实验室尺度下龙卷风冲击高层建筑的风荷载特征和规律。进一步针对全尺寸条件下 F2 级龙卷风冲击不同尺度和形状的高层建筑流场开展模拟,分析其流场特点和气动载荷响应特征,揭示了龙卷风冲击不同尺度和形状的高层建筑流场差异和气动荷载产生机理。
一种新型直筒-锥段型钢结构冷却塔气动性能的LES数值分析
作为一种外形新颖的典型风敏感结构,直筒-锥段型钢结构冷却塔表面风荷载随机分布特性亟待研究。以国内拟建最高的某新型直筒-锥段型钢结构冷却塔(塔高189 m)为例,采用大涡模拟(Large eddy simulation,LES)方法对其进行风场数值模拟,获取了直筒和锥段两部分结构的外表面三维气动力时程。将平均和脉动风压系数分别与相关规范及国内外冷却塔实测及风洞试验结果进行对比,验证了数值模拟方法的有效性。进而提炼出此类直筒-锥段型钢结构冷却塔外表面平均、脉动和极值风荷载以及阻力系数等气动参数分布规律。最终给出了此类新型的直筒-锥段型钢结构冷却塔结构平均和极值风压估算公式及其分布曲线。
高杆灯承受最大风荷载时紧固地脚螺栓的拉力计算
高杆灯基座紧固地脚螺栓抗风荷载时承受能力的计算,一般是先提出假设的地脚螺栓的允许直径,再以这种螺栓在不控制预紧力的条件下所承受的静荷载时的轴向拉力加以验算。这里必须先计算出高杆灯所在地区有可能经受到的其最大风荷载为准则(注)。
弧形索塔施工过程风荷载静力效应分析
弧形索塔造型美观,常应用于独塔斜拉桥中,但索塔施工过程受力复杂,线形控制难度大,受风荷载、温度荷载等因素影响大。本文以某拱门型索塔斜拉桥为工程背景,探究索塔施工过程中风荷载对索塔结构的静力效应及梁柱效应。利用MIDAS有限元软件,建立力学模型,对有无风荷载在索塔施工过程中对结构应力、位移的影响,并运用P-Δ分析控制。计算表明,主动横撑位置处首先出现拉应力且逐渐增至最大,横向静风荷载作用下相比无风荷载作用,最大拉应力增加了35.80%,成塔后位移增大了95.98%。考虑梁柱效应后,索塔的内力和位移的变化量很小。结果表明,静风荷载对索塔施工阶段内力及位移影响很大,风荷载作用下梁柱效应对混凝土索塔的影响可忽略不计。
井架结构在风载作用下的安全性分析
分析井架的抗风能力对井架安全性评价具有重意义。在井架结构风荷载计算的理论基础上,建立桅形井架模型,并对桅形井架在最大钩载工况下背风、侧风、45°风时的安全性进行有限元计算分析。分析结果表明:井架在最大钩载工况各风荷载作用下最大位移均发生在井架顶部,应力最大值位置则是变化的;井架在承受最大钩载背风、45°风时均满足强度要求,且后立柱具有较高的强度储备,可减小后立柱的截面尺寸以优化结构;在侧风时最小安全系数为1.59,小于API Spec 4F规定的许用安全系数1.67,因此建议对井架结构薄弱位置进行加固。
附着式整体升降脚手架的风荷载研究
风荷载是脚手架抗风计算的主要设计荷载之一,对脚手架进行风速时程模拟可以更直观准确地了解脉动风作用下脚手架的动力特性。在考虑脚手架节点间风速时程的时间和空间相关性的基础上,选用Davenport谱和线性滤波法中的自回归(Auto-Regressive,AR)模型推导出四阶AR模型的参数表达式来模拟脚手架的风速时程。通过比较模拟风速功率谱与目标风速功率谱的吻合程度,实现了脚手架风速时程的精确模拟。对所得到的风荷载时程曲线进行分析,为实际工程中脚手架的风振分析提供了参考依据。
北京国际金融大厦风荷载风洞实验研究
具有独特外形,荣获1994-1995年度首都十佳建筑设计方案第一名的北京国际金融大大厦风荷载风洞实验研究结果表明,由于该建筑独特的门廊型南北错落 表面风荷载随风向角变化很大,这对今后同一类型的建筑设计从风荷载角度来考虑具有指导意义。笔者还结合北京地区特定的气象条件,参考国外文献,提出了较为合理的可靠的玻璃幕墙风荷载设计值。
龙脊风帆模型气动特性风洞实验
通过风洞模型实验,利用六分量高频底座天平技术,测量了称为龙脊风帆的一种单帆模型在均匀来流中各个风向角和俯仰角下的时均升力系数和时均阻力系数以及脉动升力系数和脉动阻力系数,可为工程中类似帆形结构的设计和受力计算提供参考.
大型折叠式网架帐篷风荷载与结点力风洞实验研究
对一种大型折叠式网架帐篷模型按不同结构分别进行了风载系数的实验研究和对比分析,并对帐篷折叠门处的结点力进行测定。研究表明,在同一位置上,纯木质结构和篷布与木质混合结构的风载系数随风向角的变化趋势大致相同,但后者的变化幅度要平缓得多,同时,在结点力的测量方法上亦进行了一些新的探索,为此类帐篷设计和强度校核提供了可靠依据。
基于实验的随机风荷载规律分析
近年来,随着经济的发展,人们对建筑物的各方面提出了更高的要求。其中风对建筑的影响是不可忽略的,尤其对大型建筑,如桥梁等大跨度结构。也由此建立了结构抗风的研究。本文经理论推导,得出在假设空气静止、结构振动时,空气对结构的作用与结构振动速度的平方成正比,比例系数为空气密度与阻力系数的乘积,即 。为了验证理论结论的正确性,本文设计了一项单摆实验测量其在摆动过程位移的衰减规律,借助MATLAB计算软件进行单摆运动的理论研究,绘制并对比规律曲线。通过对理论分析与实验对比,说明结构振动时的风载取值应当考虑时间因素,建议可按本文所推导公式选取荷载取值。本文的分析结果可为桥梁、大跨结构及高层等设计的风荷载取值提供参考。