风致响应

摘要： 钢烟囱作为圆截面高耸结构的形式之一,有着高度高,横截面积小的特点,风荷载是其控制荷载,在产生顺风向响应的同时横风向也会产生很大的动力作用,比较典型的是发生横风共振现象,其对结构带来的影响是不可忽视的。根据高耸薄壁钢烟囱的特点,采用有限元软件ADINA,通过对结构进行动力时程响应分析及圆柱绕流分析,提出一种可调节活动式破风圈,从而减小风致响应,计算了有无该措施结构的动力响应,并将两种结果进行对比研究。结果表明:安装该种减振措施后结构的动力响应有一定程度降低,减振效果明显,且当调节板长度为直径的2倍时,减振效果最佳,可为工程设计提供参考。

摘要： 定日镜作为典型的风敏感结构,设计中必须考虑其动力特性和风致响应。选用大涡模拟(large eddy simulation,LES)和分离涡模拟(detached eddy simulation,DES),结合一种新的湍流脉动流场产生方法(discretizing and synthesizing random flow generation,DSRFG)模拟风场的湍流边界条件,计算得到了0°风向角下0°、30°、60°镜面仰角下定日镜的流场分布和风荷载时程数据。建立了定日镜整体结构的有限元模型,进行了定日镜整体结构在不同镜面仰角下的风致响应分析。结果表明,通过与风洞试验结果对比,LES和DES能较好地预测出顺风向等效风荷载,但LES的结果更接近试验值;随着仰角增大,定日镜下部的共振峰值能量逐渐减小,上部的共振峰值能量逐渐增大;定日镜下部的最不利工况为仰角0°时,风振系数为3.1,中上部的最不利工况发生在仰角为60°时,风振系数分别为2.0、3.4;LES和DES能较好地模拟出流场中的紊流与涡旋,且随着仰角增大,尾流区变得狭长。结合风洞试验,为定日镜以及相似结构的数值模拟以及抗风设计提供了参考。

摘要： 杭州望朝中心为各立面均呈连续倾斜凹凸的特殊体型建筑,结构设计时,为满足立面及室内空间的使用要求,结构构件需最小化。对该项目的基础形式和结构体系进行了介绍,因按照相关规范无法准确选定结构的体型系数,故设计了风洞试验,对立面及体型优化带给风荷载的影响进行了研究。从多遇地震下结构受力性能、中震下楼板有限元应力、大震下的动力弹塑性、超限高层建筑的加强设计及空间连续斜柱外框架优越的抗侧力贡献五个方面,对本工程进行了抗震设计。对结构的构件内力进行了施工模拟分析,探讨了分层加载和一次性加载对构件内力的影响。研究结果表明:采用沿竖向高度改变平面宽度、周边切角、各立面连续倾斜凹凸的措施,可减小结构风致响应30%;沿建筑周边布置空间连续斜柱钢框架,可有效减小混凝土核心筒尺寸;采用部分楼层楼板滞后施工的工艺,可有效降低转换桁架的内力并优化构件截面。

摘要： 为了评估高压输电塔线体系在强风作用下的安全性能,采用数值模拟方法研究不同建模思路对杆塔力学性能的影响。首先,采用ABAQUS软件建立了500 kV输电线路“一塔两档线”的有限元模型,并利用Kaimal谱模拟随机风速。然后分别建立塔线分离、塔线耦合动力加载方式和等效静力加载方式三种风致响应模型,研究典型工况下不同加载方式对杆塔力学性能的影响。结果表明,三种模型得到的危险区域一致,仅最大数值稍有差异。塔线耦合效应会使杆塔的应力、位移响应波动频繁,采用动力学加载的结果数值均大于等效静力加载,但等效静载模型计算效率最高,可作为后续杆塔轴力计算和螺栓松动研究的优先选择。

摘要： 为研究下击暴流特异风作用下超大型冷却塔响应特征与倒塌机制,以中国西北地区某在建228 m世界最高冷却塔为对象,采用分层壳单元法建立结构多尺度有限元模型,基于LES方法获得超大型冷却塔在下击暴流作用下三种典型工况处的内外面脉动风压,再结合增量动力分析法分析超大型冷却塔风致倒塌全过程变化规律,提炼超大型冷却塔在下击暴流作用下的倒塌机制,最后构建下击暴流风驱下超大型冷却塔倒塌失效准则。研究表明:下击暴流下塔筒表面风压分布模式与良态风差异显著,超大型冷却塔倒塌机制随下击暴流中心距离增大由内凹机制转换为外掀机制,且当能量失效指标K≥2时,超大型冷却塔倒塌破坏。

摘要： 为了给角对角双子塔的抗风设计提供参考,采用同步测压风洞试验方法,从结构风荷载与风振加速度的角度研究了角对角双子塔在不同间距和不同风向角下的气动特性与风振响应特点。研究结果表明:就风致响应而言,角对角双子塔存在两个最不利风向角,分别为斜向45°左右和近串联方向的80°左右;在45°风向角附近,角对角双子塔会出现振幅较大的横风向涡激振动,但受到双塔间的气动干扰作用,相应的横风向涡激振动将小于独塔情况,且双塔间有利的气动干扰作用对上游塔比对下游塔更加明显;在80°风向角附近时下游塔将受到上游塔的尾流影响,有可能出现较大振幅的尾流抖振响应;45°左右风向角产生的横风向涡激振动主要出现在亚临界至临界风速下,风速相对较低;80°左右风向角出现的尾流抖振主要发生在超临界风速下,风速相对较高。考虑到大多数超高层建筑的设计风速都小于或接近涡激临界风速,因此控制45°风向下的横风向涡激振动是抗风设计的关键。在这种情况下,采用较小间距的角对角双子塔对抗风设计有利。

摘要： 文中以铁路跨越安全防护装备的跨越防护架为研究对象,研究风载荷对其进行结构的影响规律,考虑了静风与脉动风不同工况对结构的影响;在静风影响下结合机械结构风载荷理论计算,研究跨越防护架在工作状态风致响应,得到不同方向不同风速对结构变形的影响。同时,选择对结构影响较大的工况进行脉动风作用下的振动响应,采用Davenport谱生成风速时程样本,对跨越防护架有无缆风绳工况下进行结构分析。结果表明,跨越防护架结构在脉动风载荷作用下会有较大振动,有缆风绳比无缆风绳的计算结果安全,为铁路跨越防护架在安全搭建施工过程的抗风安全性能评估提供参考依据,确保跨越防护架在施工期间的安全防护实施。

摘要： 建立新型悬索光伏支架结构动力分析的向量式有限元模型,分析结构的风致位移和内力响应特点。定义表征结构风致动力响应的单边标准差,指出可采用正态分布函数近似分析动力响应的保证率。考察预应力、索截面面积、结构跨度、光伏板倾角以及基本风压分别对悬索光伏支架结构风致响应的影响规律。强调支架结构的风振响应取决于结构在平均风作用下平衡构型的性质。阐明结构风致准静力响应标准差与动力响应标准差高度相关,并提出了一种准静力响应标准差的计算策略。利用大规模参数分析结果,拟合出采用结构风致准静力响应标准差来估算风致动力响应标准差的公式,并验证了该公式的计算精度。最后建议了悬索光伏支架结构风致位移和内力响应计算的简便方法。

摘要： 大跨越自立式输电线路在风荷载作用下结构响应规律复杂。基于风速时程模拟理论,考虑平均风与脉动风的叠加效应,编制了风场模拟程序,合成了符合Kaimal目标谱的风速时程。依托实际工程,建立了大跨越输电塔数值模型,开展了该输电塔风振系数研究,对比了不同计算方法下输电塔风振系数分布特点。研究结果表明,频域法计算的风振系数与规范计算结果相近,变化趋势一致;节间高度60 m以下时,时域法计算结果大于规范计算值,高度超过60 m后规范值与时域法相比偏于保守。

摘要： 以台北101大楼为研究对象,应用一种新的湍流脉动流场产生方法(DSRFG)模拟了台北101大厦周围风场的湍流入口边界条件,采用分离涡方法对该建筑进行数值风洞模拟.根据大厦外形特征,建立了几何模型,用于大厦风荷载的数值模拟;基于大厦振动监测系统得到的结构模态、自振频率等数据,建立了大厦的结构模型,用于气弹响应分析.将计算结果与现场实测以及风洞测力试验的相应数据进行了对比,以验证数值风洞的有效性.对是否考虑流固耦合的大厦数值模型的等效风荷载及风致响应进行对比分析,并探讨了流固耦合效应对大厦周围风流场的影响.对该对象的研究结果表明,在顺风向上,建筑物的风致响应不易受流固耦合效应影响,而在横风向上,考虑了双向流固耦合的有限元模型,其等效静风荷载及加速度与位移响应均小于未考虑流固耦合的有限元模型.在流场上,流固耦合效应减小了建筑两侧的涡量,但会产生较大的脱落涡旋,可能会对下游建筑风环境造成不利影响.

摘要： 格构式塔架作为一种镂空结构,其受风荷载的作用机理比较复杂,并且台风的结构与良态风的结构有所不同,在风洞实验中很难对其进行模拟,因此通过现场实测开展对格构式塔架在风荷载作用下的响应进行研究,有利于更真实地了解格构式塔架的风致响应.虽然前人基于现场实测对格构式塔架的风致响应进行了研究,但大部分研究集中在平动方向的响应研究,而关于格构式塔架在扭转方向响应的研究也较少,本文基于同济大学上海浦东国际机场附近的现场实测研究基地,以基地内部40m高格构式塔架为研究对象,对其在台风"天鹅"影响下格构式塔架X向、Y向和扭转向的风致响应进行研究.X向、Y向和扭转向加速度响应均方根均随平均风速的增大而增大，相对于平均风速对加速度响应的影响，风向角对加速度响应的影响很小。顺、横风向加速度响应均随各自方向的脉动风速的增大而增大，扭转向加速度响应随顺、横风向脉动风速的增大都有增大的趋势。

摘要： 中国是一个以山丘地形为主的国家,因此输电塔在山丘地形风场下的响应研究具有重要意义意.以往的研究大都针对山体某个区域风场特征对输电塔风致响应,本文针对某输电塔通过CFD计算得到的两种典型山体的平均风速结果进行风致响应的计算,分析输电塔不同位置风致响应的增大效应并得出其分布规律.最后给出了输电塔在山丘地形中的选址建议.

摘要： 伴随着风能的广泛开发和有效利用,海上风力发电受到国内外的高度关注.相比其它海上风力机,漂浮式海上风力机具有建造成本低、安装耗时少和控制能力强等优势.然而因受到海上强风、浮筒浮力以及自重等多种荷载的影响,作为容易产生失稳破坏的风力机塔筒的安全问题日益突出.已有研究主要针对漂浮式海上风力机进行概念设计和动力学仿真计算,而针对塔筒风致响应和稳定性的分析是此类漂浮式海上风力机安全性研究的关键和瓶颈.

摘要： L形断面是高层建筑常见的平面布置形式之一,在中高烈度地震设防区域,结构设计人员为满足抗震安全性的要求,有时会通过设置防震缝,将其分成互相分离的两规则部分分别进行设计.由于干扰效应的存在,各建筑在规范给定风向角下的风致响应并不一定是各风向角中的最大值.因此,如若直接按照现行荷载规范对设缝设计中的两分离部分进行体型系数和风振系数的取值,可能会使结构达不到安全性或者舒适性的要求.本文针对两个设缝L形断面高层建筑模型进行了B类地貌下的同步测压风洞试验，分别得到了不同风向角时四个分离规则矩形建筑的层三分力系数时程，在选取合理结构动力参数的基础上，计算得到了结构各自的顶部位移和加速度数值，针对两种响应随风向角的变化规律以及响应峰值对应的风向角进行了详细的分析。

摘要： 该文以内蒙古白云鄂博某1.5MW风力发电机塔筒为研究对象,根据线性滤波法模拟生成风力发电机暴风风况瞬时风速时程,利用模拟得到的瞬时风速对风力发电机塔筒进行风致响应分析,应用调谐质量阻尼减振技术(TMD)对风力发电机塔筒进行暴风风况下的风振控制研究.结果表明:风力发电机塔筒顶部的动力响应具有较强的随机性和波动性;TMD对风力发电机塔筒具有较好的风振控制效果,总体上TMD对风力发电机塔筒的风振控制效果随着质量比和阻尼比的增大而增加,最后趋于稳定.文章给出了设计中质量比、阻尼比及频率比的取值建议.

摘要： 根据低湍流均匀流中阻塞比为4.1％、6.1％、8.4％和10.1％的矩形单体高层建筑的测压试验结果,选取三种典型的结构形式进行风振响应计算,对比分析阻塞效应对不同动力特性结构风致响应的影响.对建筑顶部位移和加速度、基底剪力和弯矩以及等效静力风荷载进行了细致分析.研究表明:各结构顺风向顶部位移和基底剪力、弯矩平均值的阻塞效应较为相似,而横风向顶部位移、加速度和基底剪力、弯矩峰值的阻塞效应较为显著,且受到结构动力特性的影响.结构质量越轻、刚度越小,在阻塞比为10.1％时,横风向顶部位移、加速度和基底剪力、弯矩峰值的阻塞效应有所减弱.不同结构的顺风向等效静力风荷载的分布规律几乎不受结构类型的影响.当阻塞比为10.1％时,结构质量越轻、刚度越小,顶部顺风向等效静力风荷载明显增大.建筑横风向等效静力风荷载沿高度的分布规律受建筑动力特性和阻塞比的影响更加明显,阻塞效应较为复杂.

摘要： 超高层建筑风致响应的实测研究,是获取结构的振动响应数据,了解结构的动力特性,识别结构的阻尼比,验证结构抗风设计的合理性和正确性的重要技术手段,是将来相关理论研究、试验方法、规范修正等的技术保障.本文主要回顾了该领域内国内外包括本文作者所在的课题组近年开展的实测研究工作的相关进展,对比分析了已有实测得到的主要结果和结论,介绍了相关典型实测案例,针对存在的一些问题,提出了进一步努力的方向.

摘要： 四塔组合会显著改变大型冷却塔的风荷载和风致响应,然而,利用单一指标难以对冷却塔抗风安全性进行全面、客观评价.以实际工程中最典型的串列、矩形、菱形、L形和斜L形五种四塔组合方案为例,基于刚体测压风洞试验获取了冷却塔群表面风荷栽分布.在此基础上,采用数理统计、极值估计、时频分析和有限元计算等技术手段探讨了不同来流风向角下典型四塔组合形式和塔群相对位置对冷却塔风荷栽和风致响应的影响规律.研究过程中系统讨论了包括整体气动力系数、局部风压、荷栽风振系数、极值风压、静风响应、稳定性能和极限承栽力等在内的风效应指标.本文研究成果可为此类大型冷却塔群组合方案选择和抗风设计取值提供参考依据.

摘要： 冷却塔属超高、薄壳大跨空间结构,对于风荷载非常敏感.为简化分析,对于风致行为响应共振分量较小的冷却塔,可以采用准静态计算方法.然而,随冷却塔大型化发展,以上的简化可能因共振分量占比提高而失效,因此风振响应的共振分量占比多寡,成为冷却塔抗风领域的重要问题.本文针对大型钢结构冷却塔结构，尝试在合理设计风速条件下，比较特定风速比条件下时间比效应对于共振分量变化趋势，进而利用改变时间比的方式对单塔情况下超高雷诺数斯托拉哈数模拟不足问题进行算法修正。

摘要： 采用自主研发的LAC-I无线加速度传感器,对高度441.8m的深圳京基100(KK100)的加速度响应进行了为期5年的连续监测.选取了2011年至2015年间的4次主要台风(纳沙、杜苏芮、维森特和天兔)经过时的加速度观测数据以及常态弱风和环境激励下的加速度数据,进行结构动力参数识别以及验证与风洞试验结果的一致性.结果表明:各工况下自振频率的识别结果具有很好的一致性,与其在设计阶段对结构进行有限元分析得到的相应结果约大21％;阻尼比的识别结果表现出一定的离散性,x、y两个方向的阻尼比分别在0.6％～0.9％和0.33％～0.71％之间变化,但阻尼比与振幅并不存在明显的相关性;在风场条件基本一致的情况下,实测结果与风洞试验结果具有良好的一致性;在振幅较大的横风向,实测和风洞试验得到的结构顶部峰值加速度响应相差4.2％,说明了风洞试验的可靠性.同时近5年来的连续观测遇到了与深圳地区10年重现期风压相当的最大风速,测得的瞬时峰值加速度仅为0.123m/s2,表明该建筑的舒适度能够满足要求.

摘要： 本发明公开了一种输电塔线风致振动响应仿真方法及装置，解决了现有的风致振动响应仿真方法并未考虑多塔建模，也未考虑输电塔在空间中的转角问题，且，风荷载人工计算的过程繁琐，导致的本领域技术人员需要提供一种输电塔线风致振动响应仿真方法的技术问题。

摘要： 本发明公开了一种求解不确定结构风致振动响应的组合深度学习方法，提出了一种将不确定结构区间法、卷积神经网络和双向长短期记忆网络相结合的算法，即ICBL，ICBL是一个由三个不同计算模块组成的代理模型，其中IM可以为CNN‑BiLSTM网络结构提供训练样本，卷积层用于随机参数特征提取，BiLSTM用于桥塔响应的时程的预测；将预测数据加入训练集，通过模型精度判断来扩大训练数据库，提高样本精度。本发明通过神经网络的训练建立风致桥塔振动的代理模型以达到缩短计算时间以及提高计算效率的目的。代理模型可以充分考虑结构的不确定性，依据训练样本建立准确的计算模型，因此简化了计算步骤，优化了算法。

摘要： 本发明提供了钢骨架支承式膜结构风致动力响应测量方法，包括S1，根据冯·卡门大挠度理论和达朗贝尔原理，建立钢骨架支承式膜结构的有阻尼非线性受迫振动的控制方程组；S2，利用伽辽金法将其转化为非齐次受迫振动微分方程；S3，通过安装在膜结构上的风速计测量风速时程曲线；S4，运用EMD法将风速时程曲线分解为时变平均风和平稳脉动风，对曲线拟合获得气动力荷载的数学表达式；S5，把钢骨架支承式膜结构的基本参数和气动力荷载的数学表达式代入非齐次受迫振动微分方程，运用经典四阶Runge‑Kutta法进行求解，得到钢骨架支承式膜结构风致动力响应的数值解。本发明方便快捷，适用范围广且精度高，实现了对钢骨架支承式膜结构风致动力响应的精确测量。

摘要： 本发明公开了一种基于风致振动非平稳响应的结构阻尼比识别方法，包括：提取风致振动的非平稳响应并做频谱分析，识别非平稳振动功率谱中能量最大的频率结果并采用其正负一定范围的带通滤波器对非平稳振动数据进行滤波，计算滤波后非平稳振动响应数据的上包络线，搜索上包络线的多个局部最大值并以最后一个局部最大值开始一定长度的上包络线确定最后一个下降段位置，计算滤波后非平稳振动最后一个下降段数据共轭频谱互谱密度的傅里叶逆变换，以此构造脉冲响应函数，采用欠阻尼单自由度系统指数衰减函数拟合归一化后的构造脉冲响应函数，拟合参数中的阻尼比拟合值即为识别结果。本发明方法实现标准化程度高、自动化潜力大的结构阻尼比在线智能识别。

摘要： 本发明公开了一种针对输电塔线耦合体系的风致动力响应仿真方法，主要包括设置初始杆塔模型、绝缘子挂点集合、杆塔风载集合，得到更新的杆塔模型，并形成杆塔参数文件；确定装配坐标系，导入更新后的杆塔模型进行装配，生成装配模型文件；调用杆塔参数文件信息计算导地线空间构型，生成导地线部件并设置集合，输出导地线参数文件；在装配模型的基础上，匹配集合名称建立塔线相互作用，生成塔线耦合模型；指定仿真工况参数，调用杆塔及导地线参数文件信息，求解杆塔及导地线风载荷并基于集合加载，输出仿真计算文件；批量求解仿真计算文件，得到不同工况下结果文件，提取风致动力响应数据供数据分析和与其他三维仿真平台对接。

摘要： 本发明提供了一种悬索桥非线性风致响应的预测方法、系统及存储介质，首先通过CFD数值模拟主梁断面在不同折减风速和振幅的组合下多种气动力时程，然后利用非线性最小二乘拟合法识别出统一的非线性非定常气动力时域模型中所有气动力参数，并与CFD计算结果对比验证；再将所述的统一的气动力模型与桥梁的三维非线性有限元模型耦合求解，预测出风速从零增至预设的极限风速过程中桥梁的非线性风致响应。本发明的统一的气动力时域模型包括了静风力、自激力、抖振力、竖向涡振力和扭转涡振力的数学表达式及其相应的参数，实现了不同风速区间桥梁的非线性风致响应的精准预测，对强/台风历经过程中悬索桥的抗风性能评估提供了重要的参考意义。

摘要： 一种数据模型双驱动的高层建筑结构风致响应系统评估方法，包括舒适度评估和安全评估。该方法通过将现场实测数据以及有限元模型计算相结合，提出一种针对高层建筑非线性风致振动位移评估方法。同时，该方法引入了模态参数识别，将其结果用于有限元模型更新从而提高模型的保真度。作为风致响应评估方法，本发明将实测数据与有限元计算的优点相结合，突破了传统基于层间位移角限值的静态线性评估方法，以数据模型双驱动的方式，实现了对于高层建筑结构风致响应的非线性动态系统性识别。

摘要： 本发明涉及一种基于深度学习的高层建筑风致响应预测方法，属于高层建筑风致响应预测技术领域，所述预测方法包括：将待测高层建筑的历史顶部位移数据通过经验模态分解算法分解为多个本征模态函数分量，并输入CNN‑BiLSTM模型进行训练，得到EMD‑CNN‑BiLSTM模型；通过EMD‑CNN‑BiLSTM模型计算出待测高层建筑顶部位移的预测数据和变化趋势。本发明中，采用CNN‑BiLSTM模型做为基础模型对高层建筑的风致响应进行预测，完成位移响应预测所需要的时间很短；将EMD与CNN‑BiLSTM模型结合得到EMD‑CNN‑BiLSTM模型，能够达到很高的预测精度。

摘要： 本发明涉及一种基于深度学习的高层建筑风致响应预测模型训练方法，属于高层建筑风致响应预测技术领域，所述预测模型训练方法包括：将待测高层建筑的历史顶部位移数据通过经验模态分解算法分解为多个本征模态函数分量，并输入BiLSTM‑ATTE模型进行训练，直至BiLSTM‑ATTE模型的损失函数收敛为一个固定值，结束训练，得到EMD‑BiLSTM‑ATTE模型。本发明中，采用BiLSTM‑ATTE模型做为基础模型对高层建筑的风致响应进行预测，完成位移响应预测所需要的时间很短；将EMD与BiLSTM‑ATTE模型结合得到EMD‑BiLSTM‑ATTE模型，能够达到很高的预测精度。

摘要： 本发明公开了一种基于风速和动响应测试的输电塔结构风致安全性评估方法，包括如下步骤：实测在役输电塔的风场信息以及结构动力风致响应；生成作用在输电塔塔体的真实风荷载时程；获得包含结构损伤的高保真有限元模型；对包含有损伤的高保真有限元模型施加真实的动力风荷载，使用时程分析方法获得整个结构各个时刻真实的全场应力分布；利用数值计算获得的结构全场应力分布，采用Ditlevsen窄界限理论计算结构的风致动力可靠度，对强风环境下输电塔结构的安全性进行实时评估。本发明以现场实测数据保障数值分析的真实性，并通过数值计算获得输电塔的全场应力分布，进而评估整个结构的风致动力可靠度，可以实时地给出在役输电塔结构风致失效概率。