等效静力风荷载

摘要： 针对大跨屋盖结构风效应分析理论框架中不同环节相应分析方法众多且未能较好协调统一的问题,以最后环节的等效静力风荷载求解为目标,提出一种考虑风振响应特性的多目标等效静力风荷载实用分析方法。基于脉动风振背景响应、共振响应及其耦合项组合结果,利用LRC法基本原理推导构造多目标等效方程的基本向量,实现与脉动风振响应完全协调对应,且能够再现风振响应特性,采用最小二乘法求解等效方程,得到多目标等效静力风荷载;引入应变能概念,考虑结构所有节点响应,根据三分量各响应应变能对总响应能变能的贡献,定义响应分量贡献系数,据此系数进行大跨屋盖结构脉动风振响应特性类型判定,在此基础上,根据风振响应特性类型判定结果,精准构造多目标等效方程并进行最小二乘数值求解,实现多目标等效静力风荷载的高效实用计算。以北京奥林匹克公园网球中心赛场屋盖结构为例,进行风振响应特性类型判定,根据判定结果,计算其多目标等效静力风荷载以及该等效静力风荷载作用下的结构静力响应,并与频域分析所得目标响应进行对比,结果表明:所提方法能够精准高效计算结构多目标等效静力风荷载,具有工程应用价值。

摘要： 针对大跨屋盖结构风效应静力等效分析中需要考虑多响应目标问题,与脉动风振响应背景分量、共振分量及其二者耦合项分量(简称三分量)相对应,提出一种大跨屋盖结构三分量多目标等效静力风荷载分层分析法。首先,基于能量等效,考虑结构所有节点响应,分别推导了三分量多目标等效静力风荷载表达式;其次,根据三分量响应能量对脉动风振总响应能量的贡献程度,定义三分量能量贡献系数,据此系数实现大跨屋盖结构三分量响应层次划分,并针对不同层次结构,制定了相应的总等效静力风荷载组合求解方法;最后,以北京奥林匹克公园网球中心赛场屋盖结构为例,对其三分量响应层次划分,根据划分结果,组合得到结构总等效静力风荷载。同时对总等效静力风荷载作用下的结构静力响应与频域分析所得目标响应进行对比,发现二者吻合较好,能够满足实际工程要求,说明所提方法有效且具有工程应用价值。

摘要： 为研究长横担输电塔扭转向等效静力风荷载的计算方法.以弹簧-多质点模型为基础提出了多自由度扭转向振动方程,并从频域角度对方程进行求解;在考虑一阶扭转振型贡献的基础上,采用惯性风荷载法提出了扭转向等效静力风荷载的计算公式;基于塔架结构顺风向体型系数及准定常理论,对塔架节段的扭转向风荷载谱进行推导;针对直流输电塔特有的几何构型及动力特性,提出简化模型并对振动方程及风荷载谱的计算公式进行简化;以准东-华东±1 100 kV输电工程角钢塔为例,将采用上述方法的得到的输电塔主材、斜材及横隔材轴力与动力时程分析及我国规范方法的计算结果进行对比.结果表明,与规范方法相比,上述方法能提高主材、斜材和横隔材的设计可靠度,特别对塔身斜材及横隔材的可靠度提高较大,分别达98.5％及89.8％以上.

摘要： 下击暴流是一种典型的局部强对流天气.由下击暴流风荷载导致的输电杆塔的倒塌事件时有发生,是目前造成国内外内陆地区输电线路风灾破坏的主要原因.基于下击暴流理论模型,采用准定常假设,模拟了移动下击暴流作用下输电塔的风荷载.通过输电塔的空间有限元建模与计算,考察了移动下击暴流平均风、拟静力和瞬态动力三种工况作用下输电塔在频域及时域内风振响应的规律.分析了移动下击暴流时变平均风作用下的最不利风剖面.同时,采用非平稳随机振动的极值分析理论,基于风振惯性力方法,给出了最不利风剖面作用下输电塔脉动风振响应的等效静力风荷载分布,且与有限元动力分析结果进行了对比和验证.研究为下击暴流作用下输电塔设计风荷载的评估提供了有效的探索.

摘要： 为研究扭转振型对长横担输电塔振动响应的影响,在考虑风速水平空间相关性的基础上,采用有限元频域方法分析准东—华东±1100 kV输电工程角钢塔风振响应.首先,对比频域和时域方法得到的节点位移功率谱曲线及节点位移均方根,验证有限元频域方法的准确性;其次,分析弯曲振型、扭转振型及高阶弯曲振型对输电塔节点位移、节点加速度、杆件轴力和基底反力均方根的贡献;最后,在考虑扭转振型贡献的基础上,计算扭转向等效静力风荷载,并对比扭转静力风荷载、规范方法及频域方法得到的杆件轴力.研究结果表明:扭转振型对塔身下部及横担端部节点位移、横担端部节点加速度、塔身斜材轴力及基底反力均方根影响较为明显;高阶弯曲振型对塔身下部节点加速度均方根影响较为明显;与频域方法相比,规范方法得到的主材轴力偏大2.2％左右,斜材轴力偏小16.1％～92.5％,说明规范方法对主材的保证率较高而对斜材的保证率较低;考虑扭转静力风荷载后,主材轴力偏大6％左右,斜材轴力偏大0.1％～15.8％,说明扭转静力风荷载能够在不明显提高主材轴力的基础上有效提高斜材的保证率.在类似长横担输电塔设计中应考虑扭转静力风荷载的影响.

摘要： 基于高频天平测力试验理论,基于电视塔力学模型分析了风致结构响应及等效静力风荷载的计算方法.本文重点讨论了平均风荷载分布形式问题和外侧网架结构与内侧筒体结构的风荷载分配问题,说明采用一阶振型假定计算的平均风荷载分布与实际分布之间存在差异,采用指数分布形式的体型系数可解决这一问题.以六安电视塔风洞试验项目为例分析了采用振型分布形式风荷载与基于体型系数指数分布的风荷载的差异.

摘要： 以某大跨曲面屋盖为工程实例,对其进行了开关门窗两种工况下的测压风洞试验,并采用ANSYS的APDL语言开发了大跨曲面屋盖风振系数和等效静风荷载的新型计算模块,进而将计算结果以云图形式直观地展现,并可迅速地为初步设计提供结构风振敏感部位.研究表明:①开关门窗会改变风振系数和等效静力风荷载的峰值大小,但不改变风向角对它们的影响规律;②门窗开关不会对大跨曲面屋盖的主体钢架的位移峰值产生较大影响;③门窗关闭时,大跨曲面屋盖的风致振动以水平向为主,而门窗开启后,结构的内外压力差有显著变化,使结构风致振动以竖向为主.

摘要： 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LRCF;其次,采用本征正交分解(POD)技术获得LRCF的本征模态矩阵LRCΦ;然后,以主梁的抖振响应极值为等效目标,选取LRCΦ 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LRCΦ 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.

摘要： 为研究风荷载作用下高层建筑动力响应对其顺风向等效静力风荷载的影响,基于结构风致响应动力学理论、脉动风速功率谱密度函数与相干函数的维纳辛钦关系及脉动风速准定常关系,采用随机振动振型分解方法对高层建筑的风致响应进行了研究.首先,对高层建筑的平均风响应、背景风响应和共振风响应进行了理论分析,并推导出了沿结构高度分布的高层建筑顺风向等效静力风荷载理论计算公式;其次,通过对理论公式中各参数对计算结果的影响进行分析,提出了便于实际应用的高层建筑顺风向等效静力风荷载简化计算方法;最后,设计了4个典型高层建筑算例模型,并与阵风荷载因子法(gust load factor method,GLF)和惯性风荷载法(inertial wind load method,IWL)进行对比,研究了本文方法的可靠性和有效性.研究结果表明:当结构高度小于250 m时,3种方法所计算出的分布风力、剪力响应和弯矩响应偏差要大一些,GLF法计算结果最大,IWL法的计算结果最小,本文方法介于二者之间;当结构高度大于350 m时,分布风力的偏差在15％以内,对于剪力响应和弯矩响应的偏差在10％以内;本文方法与IWL法在剪力响应方面的差异率在-1％～18％之间,与GLF法的差异率在-12％～5％之间;本文方法与IWL法在弯矩响应方面的差异率在-6％～10％之间,与GLF法的差异率在-16％～5％之间.

摘要： 以导线在自重和平均风荷载作用下的静力平衡构型和几何刚度为基础, 采用GLE (阵风荷载包络线)法推导了输电线路的等效静力风荷载计算方法.针对常见的圆形覆冰导线, 基于规范中的单摆模型并引入高差修正系数和等效静力风荷载, 提出覆冰条件下输电线路动态风偏角的简化计算方法,并与有限单元法时域分析结果进行对比, 检验了该简化算法的准确性.覆冰导线的风偏受覆冰密度、厚度和风速等多参数的影响, 采用该简化计算方法对某实际线路进行覆冰风偏的参数化分析, 结果表明:覆冰密度较小时, 风偏角随着冰厚的增加先增大后减小; 覆冰密度较大时, 风偏角随冰厚的增加单调减小.相较于无覆冰时, 多个覆冰工况的风偏角偏大, 在设计时需引起重视.

摘要： Davenport提出的阵风荷载因子(GLF)法将等效静力风荷载表示为平均荷载与阵风荷载因子的乘积,张相庭用平均风荷载与一阶模态惯性力(IWL)的和来表示等效静力风荷载,Zhou和Gu将等效静力风荷载与风致响应对应起来,将其分成平均、背景和共振三个分量并进行组合表达.本文避开三分量和模态分解的思路,提出了直接采用弹性恢复力的概念来确定等效静力风荷载的思路.该方法首先根据已知的结构风致动态位移响应矩阵求得结构的动态恢复力矩阵,然后分别给出了三种高层建筑等效静力风荷载的表述方法.理论推导和算例结果证明,三种表述方法概念清楚,计算简单,可得到精确率高或者偏于安全的响应结果.

摘要： 在强风作用下,高层建筑受到的风荷载可以分解为两个水平方向和一个扭转方向的荷载分量,进行结构荷载分析时应该同时考虑这三个方向分量的共同作用.但风荷载三个方向分量不可能在同一风向工况下在同一时刻达到最大,因此等效静力风荷载(对应于最大荷载效应)存在一个组合的问题.基于对现有几种高层建筑等效静力风荷载各方向分量组合方法的对比研究,本文在改进前人研究成果的基础上提出了一种新的在保证安全性的同时更经济的组合方法,并通过算例显示了本文方法的进步之处.

摘要： 为将风荷载作用下的复杂结构动力计算转化为结构工程师熟悉的静力计算,本文对大跨度桥梁等效静力风荷载进行了细致研究.根据大跨度桥梁线状、柔性的特点,本文以结构的位移响应为等效目标,将准确高效的虚拟激励法引入等效静力风荷载计算.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,并赋予其明确的物理意义.最后,以东海大桥为例,验证了本文方法的正确性和有效性.

摘要： 在强风作用下,高层建筑受到的风荷载可以分解为两个水平方向和一个扭转方向的荷载分量,进行结构荷载分析时应该同时考虑这三个方向分量的共同作用.但风荷载三个方向分量不可能在同一风向工况下在同一时刻达到最大,因此等效静力风荷载(对应于最大荷载效应)存在一个组合的问题.基于对现有几种高层建筑等效静力风荷载各方向分量组合方法的对比研究,本文在改进前人研究成果的基础上提出了一种新的在保证安全性的同时更经济的组合方法,并通过算例显示了本文方法的进步之处.研究表明，Solari＆Pagnini方法和Asami方法为单风向角下、两个方向风荷载的组合方法，给出的是脉动组合系数并组合工况偏于保守。ISO方法受影响系数的影响会高估或低估响应极值。Ho方法是考虑全风向的组合方法，工况较少且能够满足安全性要求，但是经济性较差。本文提出的组合新方法的经济性能是最好的，但考虑所有风向时该方法计算量太大：整合后的组合新方法经济性稍差，但是大大减少了计算量。

摘要： 在刚性建筑模型风洞测压试验的基础上,首先求出脉动风致位移等效目标响应.当所选取的低阶模态较少时,把Nakayama等在求解风致位移响应时提出的补偿思想用来计算大跨屋盖的脉动风等效静力风荷载,计算结果表明误差较大.据此,基于Householder变换,提出了一种新的补偿方法来计算大跨屋盖脉动风等效静力风荷载,以此来克服前一种补偿方法所带来的较大误差.最后把两种方法对比应用于一实际结构中,计算结果表明新的补偿方法具有物理含义明确、计算方法简单和计算精度较高的优点,可以满足工程设计的需求.

摘要： 轻型门式钢架结构由于具有质量轻、柔性大、阻尼小的特性，使得其比常见的低矮建筑对风荷载更为敏感。目前分析低矮房屋背景分量等效静力风荷载较好的方法是荷载响应相关方法(LRC法)，但是由于其具有计算繁琐、与响应位置和类型较复杂等不足而难于直接应用于实际工程。本文应用一种简化的LRC法-荷载升力相关法(LLC法)求解门式刚架结构的背景分量等效风荷载。结合具体的工程算例，采用有限元软件建立不同屋盖跨度变截面门式刚架结构的实体模型，选取檩条与屋架的交接处作为施加脉动风荷载的节点，求解结构在最大升力情况下的等效静力风荷载，并将结果与按荷载规范计算所得风载进行对比分析。研究表明：门式刚架轻钢厂房结构受竖向脉动风的影响不容忽视，在设计中需予以考虑。

摘要： 稳定性分析是大跨屋盖结构设计中的重要步骤,风荷载是大跨屋盖结构的主要控制荷载。本文以一双层柱面网壳为例来阐述大跨屋盖结构上以动力稳定为目标的等效静力风荷载。首先，给出非定常风荷载下双层柱面网壳的动力稳定性分析结果，并与基于位移等效的等效静力风荷载下的稳定性分析结果进行对比，以说明采用位移等效风荷载进行稳定性设计偏于不安全。然后，给出以动力稳定为目标的等效静力风荷载的概念。最后，通过双层柱面网壳来说明该等效静力风荷载在实际工程中的应用。研究发现：B-R准则可用于判定大跨屋盖结构在非定常风荷载下的动力稳定性，斜风是文中双层柱面网壳的动力稳定最不利风向角；非定常风荷载下双层柱面网壳的动力失稳分析表明，采用位移等效风荷载进行稳定性评价，可能得到偏于不安全的结论；通过以动力稳定为目标的ESWL，结构工程师可通过相对简单的静力稳定性分析获得结构的动力失稳临界风荷载；以动力稳定为目标的等效静力风荷载的概念可较容易地应用于大跨屋盖结构的设计中，使结构设计更加精确。

摘要： 随着我国铁路建设的迅速发展,大跨度铁路站房屋盖结构的风效应分析与抗风设计方法已成为结构风工程研究的一个重要方向.本文以哈尔滨西客站站房屋盖结构为研究对象，采用刚性模型同步测压试验获得建筑表面的脉动风荷载信息，应用本征正交分解技术对风压场进行重构及预测；应用时程分析方法计算结构风致响应，相当于考虑了所有振型的贡献，并考察了下部结构对屋盖风致响应的影响；在此基础上应用多目标等效方法获得了针对节点位移和杆件内力的等效静力风荷载分布，并将计算结果与实际动力极值响应进行了对比。研究表明：(1)对随机风压场进行POD分解，获得的本征模态与脉动风压间存在明显的相关性，因而具有明确的物理意义，对能量占优的前若干阶本征模态进行插值，可有效提高荷载的空间分辨率，进而为结构风致响应分析提供依据。(2)对于该类大跨度铁路站房，下部结构可能导致屋盖结构的刚度弱化，进而导致对屋盖结构位移和内力响应的低估，应在抗风设计中予以充分考虑。(3)针对空间结构的风荷载作用特点，提出了一种考虑多目标的等效静风荷载分析方法，利用该方法计算了静力等效风荷载，并对等效结果进行了验证，结果表明该方法可以实现以少量静力风荷载分布形式实现所有响应均与动力极值响应等效，达到了简化结构抗风设计的目的。

摘要： 基于风洞试验得到的格构式塔架顺风向一阶广义荷载谱，利用导出的实用高阶广义荷载谱，进一步导出了位移反应的实用计算公式，提出了将“位移加载”应用于求解格构塔架内力的实效解法，并以一输电塔为例描述了该方法的实现过程.与已有方法相比，本文计算公式可考虑高阶模态的贡献且推导过程更加合理，建议的内力求解方法可避免传统方法中需要建立等效静力风荷载的这一步骤.针对格构式高耸结构，本文的位移计算公式实用，内力求解方法概念清晰、操作简单，可进一步推广应用.

摘要： 研究了风致响应的频域分析方法。对脉动风作用下结构的风致响应计算理论,静力等效风荷载的表达,计算风致响应时结构参振模态数的确定等问题进行了讨论.根据研究结果编制了随机振动风振系数计算程序.并采用所编程序实际计算了航海博物馆玻璃幕墙索网结构工程,可为分析类似工程提供参考。

摘要： 本发明提供了一种冷却塔内表面等效风荷载取值方法。所述冷却塔内表面等效风荷载取值方法适用于直筒‑锥段型钢结构的冷却塔，并包括如下步骤：a、按照实际尺寸建立冷却塔的三维实体模型；b、基于所述三维实体模型创建流体计算域，并进行计算域和结构的网格划分；c、设定数值风洞的边界条件及湍流模型；d、进行数值风洞模拟，并提取所述三维实体模型的内表面体型系数的结果数据；e、进行所述内表面体型系数的三角函数计算公式拟合；f、参考规范中双曲线冷却塔计算公式，提出直筒‑锥段型冷却塔内表面的等效风荷载标准值计算公式。

摘要： 本发明属于工程技术领域，尤其是涉及一种格构式塔架角度风荷载分配系数识别及塔架风荷载的确定方法。该格构式塔架角度风荷载分配系数识别方法考虑不同角度的风的影响，与实际结果更为吻合，具有更好的适用性和更高的精度；此外，还通过计算不同角度的风的作用时塔架的风荷载，更加精确地获得了输电铁塔的风荷载，适用范围更广。

摘要： 本发明公开了等效荷载获取方法、基于等效荷载的拓扑优化方法及系统，通过在拓扑的实体模型上施加设计荷载，构建拓扑的有限元模型；获取设计荷载作用下的有限元模型的弯矩包络线图和剪力包络线图；基于弯矩包络线图和剪力包络线图，绘制拓扑的等效弯矩图和等效剪力图；基于拓扑的等效弯矩图和等效剪力图，建立以等效荷载为未知量的总方程组，解算出的等效荷载，相比现有技术，本技术方案充分考量拓扑结构在极端情况下的受力情况，从弯矩包络线图和剪力包络线图中解算出拓扑的等效荷载，能使得计算出的等效荷载与拓扑结构在极端情况下的实际荷载更相符，大大提高等效荷载的准确性。

摘要： 本发明属于列车风荷载计算技术领域，公开了一种不同路基高度下列车所受等效风荷载的计算方法，以解决传统风荷载计算方法中存在的问题，该计算方法，包括获取列车即将到达风区的平均风速、路基高度以及列车车体长宽高尺寸等数据、建立风荷载与路基高度间函数关系式，并将此函数关系式沿车体高度进行积分，计算出列车整体实际所受侧滚力矩M、设列车车体形心处所受等效风平均风速值为U′，并根据U′计算车体所受等效侧滚力矩M′、建立M与M′等式，求解等效平均风风速U′，并将U′代入WAWS法计算等效风荷载F。本发明实现了不同路基高度下列车所受等效风的平均风速值以及等效风离地高度的计算。

摘要： 本发明提供了一种冷却塔内表面等效风荷载取值方法。所述冷却塔内表面等效风荷载取值方法适用于直筒‑锥段型钢结构的冷却塔，并包括如下步骤：a、按照实际尺寸建立冷却塔的三维实体模型；b、基于所述三维实体模型创建流体计算域，并进行计算域和结构的网格划分；c、设定数值风洞的边界条件及湍流模型；d、进行数值风洞模拟，并提取所述三维实体模型的内表面体型系数的结果数据；e、进行所述内表面体型系数的三角函数计算公式拟合；f、参考规范中双曲线冷却塔计算公式，提出直筒‑锥段型冷却塔内表面的等效风荷载标准值计算公式。

摘要： 本实用新型涉及一种桩基室内模型试验水平静力荷载及循环荷载施加装置。本实用新型的目的是提供一种结构简单、经济可行、荷载可控的桩基室内模型试验水平静力荷载及循环荷载施加装置。本实用新型的技术方案是：桩基室内模型试验水平静力荷载及循环荷载施加装置，其特征在于：它包括摆臂、固定连接于该摆臂下表面正中心的滚轴、位于该滚轴正下方的滚动齿轮，以及缠绕于滚轴和滚动齿轮上以实现传动连接的传力带；所述滚动齿轮下方通过竖向约束机构水平设有一根平动传力杆，该平动传力杆上表面设有与滚动齿轮匹配的平动齿轮，所述滚动齿轮与平动齿轮相啮合，所述平动传力杆一端依次连接有应力传感器和用于与试验桩桩身或桩头连接的桩体约束件。

摘要： 本发明涉及一种基于POD技术的桥梁多目标等效静力风荷载计算方法。首先，计算等效静力风荷载矩阵FLRC、本征模态矩阵ΦLRC、基于本征模态矩阵的等效静力风荷载基向量{ΦLRC}N×k和组合系数列向量C；然后，依据计算获得的等效静力风荷载基本向量{ΦLRC}N×k和组合系数列向量C，求得多目标等效静力风荷载矩阵最后，对多目标等效静力风荷载矩阵的计算精度和分布合理性进行评估。若桥梁结构关键部位处响应的计算误差和等效静力风荷载分布的合理性同时满足条件，则认为所求的等效静力风荷载矩阵满足工程设计要求。本发明综合考虑了LRC法、Universal法和PSWL法各自的特点，实现了桥梁结构等效静力风荷载的多目标等效。

摘要： 本发明适用于大跨屋盖结构风致动力效应静力等效分析技术领域，提供了一种大跨屋盖结构多目标等效静力风荷载计算方法及设备，该方法包括：根据大跨屋盖结构的多组单目标等效静力风荷载，计算在每组单目标等效静力风荷载作用下大跨屋盖结构各节点的静力响应，并根据各节点的静力响应，计算由各节点的静力响应引起的各节点上的能量改变值，根据各节点上的能量改变值，分别计算每个节点在所有组单目标等效静力风荷载作用下的能量改变比例，以每个节点对应的能量改变比例作为组合系数，将每组单目标等效静力风荷载进行组合得到大跨屋盖结构的多目标等效静力风荷载。能够兼顾多个响应控制点，并避免局部奇异荷载值的出现，物理意义明确，方便工程应用。

摘要： 本发明适用于大跨屋盖结构风致动力效应静力等效分析技术领域，提供了一种大跨屋盖结构多目标等效静力风荷载计算方法及设备，该方法包括：根据大跨屋盖结构的多组单目标等效静力风荷载，计算在每组单目标等效静力风荷载作用下大跨屋盖结构各节点的静力响应，并根据各节点的静力响应，计算由各节点的静力响应引起的各节点上的能量改变值，根据各节点上的能量改变值，分别计算每个节点在所有组单目标等效静力风荷载作用下的能量改变比例，以每个节点对应的能量改变比例作为组合系数，将每组单目标等效静力风荷载进行组合得到大跨屋盖结构的多目标等效静力风荷载。能够兼顾多个响应控制点，并避免局部奇异荷载值的出现，物理意义明确，方便工程应用。

摘要： 本发明涉及一种基于POD技术的桥梁多目标等效静力风荷载计算方法。首先，计算等效静力风荷载矩阵F