风场类型对高层建筑风致响应的影响研究

风荷载是影响高层建筑安全性的重要因素之一,而不同的风环境会对高层建筑的风致响应存在不同程度的影响,基于此背景,本文通过高层建筑多自由度气动弹性模型风洞试验,获得了结构原始加速度时程曲线,采用随机减量法对其气动阻尼进行识别,分析了风场类型对高层建筑气动阻尼比和风致加速度响应的影响。结果表明:横风向气动阻尼比随折减风速的变化起伏较大,顺风向气动阻尼比随折减风速的增大而增大;折减风速小于特定值时,地貌类型对气动阻尼影响较小;随着风场类型从A类变化为D类,结构横、顺风向的气动阻尼比的变化趋势趋于平缓,气动阻尼比的正峰值减小,正峰值风速增大。高层建筑横风向的加速度响应大于顺风向;风场类型从A类变化为D类的过程中,横、顺风向的加速度响应均减小。风向角对气动阻尼比和加速度响应均存在较明显的影响。     

风场和周边环境干扰对高层建筑平均风压的影响

就风场和周边干扰对高层建筑平均风压的影响进行了研究。结果表明:风场类型对高层建筑平均风压有较大的影响,当高层建筑无周边建筑干扰时,绝大多数情况下,不同场地类别的平均风压系数由大到小依次是B类、C类、D类;周边干扰对高层建筑平均风压的影响与干扰建筑所处位置有关,当干扰建筑位于高层建筑斜前方时,高层建筑迎风面的平均风压系数减小,当干扰建筑位于高层建筑来流斜下游时,高层建筑背风面的平均风压系数绝对值可能增大。     

基于数值模拟的台风危险性分析综述(Ⅰ)——台风风场模型

台风风场是基于数值模拟的台风危险性分析的重要组成部分。基于现有文献资料,以台风风场内空气微团的运动平衡方程为出发点,对现有的基于平衡运动方程的参数化风场模型进行了评述,并建议选用CE风场;回顾了对风场预测结果有重要影响的两个输入参数的信息获得途径,重点就国内台风区城市应该如何处理这两个参数提出了建议;然后从台风边界层的物理意义出发,评述了现有的边界层模型,建议采用Thompson和Cardone所提的具有物理意义的边界层模型;最后对今后工程风场的发展方向提出了一些看法。尽管从气象学角度来看,三维风场是精度很高的模型,但是其工程实用性还有待考证;在满足工程精度的前提下,简单易行的模型是目前进行台风危险性分析的风场数值模拟的较好选择。     

高层建筑与桩基共同工作对结构动力特性的影响

<正> 结构与地基基础的相互作用在地震震害中的表现是十分明显的。例如,1967年委内瑞拉地震,在市区东部范围,土层厚度在100米以内的地区,5-9层建筑物破坏严重,当土层厚度超过150米的地区,14层以上的建筑物破坏程度较5—9层的建筑物为严重。经有关资料分     

600MW机组烟道系统数值模拟分析及改造

针对某火力发电厂锅炉尾部烟道衔接处产生涡流、旋流等问题,利用数值模拟的方法对烟道系统内气流分布进行模拟计算,找出烟道内烟气流场不均匀的原因,确定缺陷位置,对烟道进行优化改造。改造结果表明:各分支烟气流场趋于均匀,烟道内涡流和旋转烟气流区域明显减小,达到了预期目的。     

基坑开挖对临近地基极限承载的影响性状数值分析

采用弹塑性有限元分析方法,分析了悬臂式排桩支护的基坑开挖对邻近地基条形基础下极限承载力的影响性状。主要考虑了在基坑开挖深度、荷载与基坑的距离、荷载宽度、支护刚度等因素的影响下地基极限承载力的减损性状。研究表明,基坑开挖深度H较浅时,对地基极限承载力P_u的影响较小,P_u随H的增大略有降低,随着开挖深度的增加,H对P_u值的影响显著增大,且P_u值显著降低;当L/H≤2时,荷载与基坑的距离L对地基极限承载力P_u的影响很大,地基极限承载力P_u随L的减小而显著减小,当L/H>3时,L的影响逐渐减小,且P_u逐渐趋近于无基坑开挖时的值;P_u随地基荷载作用宽度B的增大而呈线性增大;支护桩的位移越小,P_u值越接近无基坑开挖时的地基极限承载力。     

烟囱效应对高层建筑火警确认的影响

近年来,国内外因为高层建筑发生火灾而造成重大人员伤亡以及财产损失的事故呈逐年上升趋势,尽管国家十分重视对高层建筑的安全管理,也制定了规章制度,但高层建筑的火灾防范、扑救形势依然相当严峻。     

基于可靠度约束的高层建筑结构优化设计

本文以文献中提出的结构体系可靠度分析的最弱失效模式法为基础,充分考虑结构体系的造价和结构的损失期望与结构体系可靠度的关系,以及结构构件的可靠度约束,提出了结构体系目标可靠度的优化决策方法;基于优化决策的结果,提出了结构体系的最优设计准则;最后,依所提出的最优设计准则,实现了高层建筑基于构件和结构可靠度约束的结构优化设计。     

基于高性能GPU计算的城市建筑群震害模拟

为适应不断提高的震害预测需求,精细化模型已经成为城市区域震害预测的主要发展方向。然而传统的基于CPU平台的计算方法成本过高,使得精细化模型的应用受限。近年来,GPU技术由于其强大的并行计算能力和较为低廉的价格优势,在通用计算领域得到了快速的发展和应用。基于GPU-CPU协同计算技术,建立了城市区域震害的计算模拟方法,显著缩短了城市区域震害预测的时间。并采用该方法对某中型城市的真实震害进行了模拟应用,展示了GPU技术在大区域城市建筑群震害模拟中的独特优势。     

基于MS模型的剪力墙-核心筒结构的高层建筑三维非线性动力破坏分析

采用非线性多弹簧弹塑性有限元模型,对我国一座最高的民用超高层钢筋混凝土剪力墙—核心筒结构进行了非线性地震响应破坏分析。通过分级加载分析了不同地震烈度下超高层建筑从弹性、塑性直至失效的结构内力和变形的整个过程,并采用静力Push O ver方法和1/50比尺的振动台模型试验进行了破坏分析。结果表明超高层建筑的最薄弱位置在1/2到2/3之间高度处。非线性数值分析的结果和振动台模型破坏试验现象符合一致。     

L形和U形三维钝体结构绕流的数值模拟研究

采用大涡模型对L形和U形三维钝体建筑物的绕流特性和风压分布特性进行数值研究.考虑平均和脉动速度入口边界,在雷诺数为1.5×105～7×105条件下,对2种钝体的9种分析工况进行瞬态动力分析,并将计算结果与已有研究进行对比.研究表明,钝体绕流对周围流场影响的强弱程度依次为尾流区、屋顶区、来流区,影响大小随着流场与钝体之间...     

大型古建筑物顶升施工数值分析方法及应用

大型古建筑物顶升施工的监控难度很大,为了保证顶升过程中结构不发生开裂等损伤状况,有必要对其进行施工数值仿真分析。考虑顶升施工时的具体情况建立了南京博物院老大殿的有限元分析模型,以不同的位移时程曲线模拟顶升施工时可能遇到的典型不利荷载工况,以顶升过程中结构的裂缝宽度作为判断指标,对老大殿顶升施工进行数值仿真模拟。分析结果表明:建筑物顶升应进行严格的位移监控,位移时程差的危害性随位移差的增大而显著增大;用分区施加位移时程差的方法可以清楚判断各区抵抗位移时程差的能力;顶升监控可按结构刚度分区进行,不同刚度区域可选择不同的监控精度。     

城市区域风易损结构风灾损失分析研究

城市风易损结构在台风等强风灾害下的损坏及倒塌将严重影响城市社会的运行安全。以户外广告牌作为典型城市风易损结构物,提出基于结构参数的风易损结构抗风分析方法。针对城市广告牌分布具有的区域空间分布特征及局部风效应,以城市区域风灾为研究对象,结合区域数值风场模拟分析对城市区域风灾损失进行了分析研究。     

基于谱修正方法的非高斯风场模拟

为克服基于H erm ite谱修正方法的缺点,减少该方法中计算H erm ite多项式系数所需耗费的大量机时,提出了一种模拟非高斯风压场的新方法,采用非高斯累积分布函数(CDF)映射技术来代替基于H erm ite的概率密度函数(PDF)修正。选择任意边缘PDF模型作为概率目标模型,采用目标功率谱密度(PSD)作为样本函数,通过迭代修正该样本函数,使其收敛于目标概率密度函数和目标功率谱密度。将该方法应用于实际结构的非高斯风场模拟,模拟结果与目标谱符合良好,表明本文方法模拟非高斯风场具有较高的精确度和计算效率。     

风雪共同作用下膜结构雪压分布规律的数值模拟研究

对膜结构在风雪共同作用下的雪压分布规律进行了数值模拟研究。首先采用两相流原理对雪漂运动中的空气相和雪相分别进行了数值建模,然后采用CFD数值模拟技术,研究了在风雪共同作用下双坡型膜结构表面的雪荷载分布规律,分析了双坡型膜结构的重要几何参数变化时,雪漂及屋面雪荷载分布的变化规律,总结了双坡型膜屋面在风雪共同作用下的雪压分布规律。结果表明,屋面倾角和屋面宽度是影响风雪共同作用下膜结构表面雪压分布的重要因素,檐口高度和屋面长度是影响膜结构表面雪压分布的次要因素。本文研究为更安全、经济地进行膜结构的抗风雪设计、施工提供了可靠的科学依据。     

风电场雷击风险分析及防护措施研究——以云南某风电场为例

近年来,风力发电行业发展迅猛,风电场的安全运行日益受到关注。雷电灾害成为影响风电场正常运行的主要气象灾害,因雷击造成风电机组、箱变及其附属电气设施损坏,导致严重经济损失的情况时有发生,风电场的防雷保护现状和形势已不容乐观。该文以云南某高海拔风电场为例,在实地考察、数据采集的基础上,结合高原山地的特殊环境、风电场所在区域的雷电活动情况及土壤电阻等条件,分析风电场存在的雷击风险,提出相应的雷电灾害防御措施,从而为风电场的防雷保护提供技术参考。     

“一一·二四”海难渤海风场的数值模拟

用中尺度数值模式 ＭＭ５对 １９９９年 １１月 ２４日烟台附近发生重大海难事故的渤海风场进行了数值模 拟，探讨了该次冷锋大风的风场特征和影响机制．结果表明：用９０ｋｍ的粗网格可以成功地模拟地面冷高压 与锋面的发展和移动，以及高空环流形势的演变．而通过３０ｋｍ细网格的模拟发现，在冷锋后的行星边界层 中．存在着一条宽度为 ２００ ｋｉｎ的中尺度强风带，最大风速位于 ９２５ｈＰａ，它与高空的极锋急流并不相连；细 网格还模拟出了渤海中尺度低压的发展过程，它使近地面层大风的强度显著加强．模拟还表明，海陆差异对 近地面的风场分布有重要的影响，强风带移入渤海后，在渤海海域形成一个 ２００—３００ ｋｍ的中尺度强风 区．因此，采用具有较高分辨率的中尺度数值模式，对提高渤海大风的预报水平，避兔海难事故的发生更具 有重要意义．     

建筑风载数值模拟的影响因素

通过对建筑物周围风场的计算流体动力学(CFD)模拟计算与原型试验结果的比较,分析了在应用CFD计算时应该考虑的计算区域、进口边界条件、湍流模型和网格划分等各种相关因素对CFD数值模拟结果准确度的影响.结果表明,在各种影响因素中,计算区域影响相对较小,而进口边界条件、网格划分和湍流模型的影响相对较大;而且进口边界条件中速度分布对计算结果的影响大于湍流强度分布对计算结果的影响,是进口边界条件中的关键部分.同时,根据上述比较,建议在网格划分中,对几何外形简单的单个建筑的数值模拟计算,优先采用结构化网格划分方法;对于湍流模型的选择,一般的工程应用中,建议在初步设计阶段选择RNGκ-ε湍流模型,而在最终设计阶段采用雷诺应力模型.     

板锥网壳结构的风振响应分析

板锥网壳结构是一种受力性能合理,技术经济效益良好的新型空间结构形式。采用谐波法模拟了Daven-port脉动风谱;采用时程分析法对板锥网壳结构进行了风振响应时程分析,并对板锥网壳结构的风振响应特性进行了全面和深入的研究,为板锥网壳结构的抗风设计提供理论上的依据,得出了可应用于工程实践的重要结论。     

基于SHMS的润扬悬索桥桥址区北风特性的研究

气象研究表明,作用在润扬悬索桥上的强风荷载主要是夏季台风和冬季偏北大风。运营近三年来,润扬悬索桥结构健康监测系统(SHMS)中的风速仪记录了经过该桥址区的大量强风样本。本文通过对北京时间2007-03-10 T13:00～2007-03-10 T16:00期间的实测强北风风速风向数据的分析,得到了该时段的风速和风向、紊流强度、紊流积分尺度、紊流功率谱密度函数等强风特性。结果表明,桥址区实测北风风速风向较稳定;顺风向紊流功率谱密度函数与Kaimal谱吻合较好;紊流强度较规范偏高。