高耸建筑物爆破定向倾倒运动风载计算分析

目前,高耸建筑物爆破中风载荷影响以静力矩研究为主,忽略了风载的动力学特性.将风速和风载荷相互转换,得出高耸建筑物倾倒时形成运动风载荷的计算方法.通过对45m高砖烟囱的数值模拟,得出运动风载主要影响简体的顶部,3/4高度以上为危险区,会促进倾倒顶部前冲,这与风载的静力学分析是迥然相反的.运动风载荷的计算方法可供高耸建筑物爆破设计参考.     

筒形建筑物爆破拆除的失稳原理及其参数分析

筒形建筑物爆破拆除参数的选取直接影响到建筑物倾倒的失稳过程、影响到建筑物倾倒时对地面的冲击作用,而建筑物对地面的冲击作用恰恰是爆破拆除应该控制的一个基本因素。本文阐述了筒形建筑物爆破拆除的物理过程,并由此导出最佳爆破参数。对于强度高、厚度大的建筑物,切口长度不宜小于圆周长度的60％,一般必须大于圆周长度的50％。切口长度的大小取决于建筑物的强度、密度和几何尺寸。本文最后讨论了烟囱爆破拆除对地面冲击作用问题,并提出冲量的最小值与烟囱的材料和几何尺寸有关。     

关于爆炸载荷对烟囱倾倒方向的影响

用爆破法拆除烟囱时,对烟囱倾倒方向有影响的因素可能包括爆炸载荷,风力,爆炸引起的空气冲击波,烟囱的初始运动状态以及切口情况等。本文研究了在正常切口下前三种因素的影响。得到:一般情况下它们不会影响烟囱的倾倒方向。     

高耸建筑物定向爆破倾倒时的后座及其对策

高耸建筑物定向爆破倾倒时,对周围保留建筑物、设施等的安全性产生影响的危害效应之一是后座问题。研究和探讨后座现象以及提出预防措施,对高耸建筑物在有限坍塌范围的复杂环境中,爆破拆除时安全性预测及合理选择爆破参数、确保良好的爆破效果将有很大帮助。本文通过对不同类型的高耸建筑物。文中分为两类:一类是筒式支撑的烟囱、水塔等;另一类是钢筋混凝土框架结构或砖混楼房、框架支撑的水塔等)在定向爆破倾倒过程中个同阶段的力学分析,较全面地讨论了后座产生的原因、现象及可能出现的后座范围。     

建筑物拆除爆破设计原理和方法

本文根据建筑物拆除爆破的破坏机理,运用结构力学推导了砖混结构建筑物爆破失稳倾倒的基本条件,并由工程实践中摸索出承重墙布孔设计的新方法,这对城市拆除爆破工程具有现实的指导意义。     

基于小波变换的爆破地震信号能量分析法的应用研究

根据爆破地震信号具有持时短、突变快等特点,结合工程爆破地震监测资料,利用小波包良好的时频局部化性质对爆破地震信号的能量分布特征进行了分析,研究了爆破地震信号的能量在传播过程中的变化规律,得到了爆破地震信号不同频带上的能量分布。根据爆破地震信号不同频带的特征频率与受控建筑物自振频率之间的关系,确定爆破地震对建筑物的影响。并用工程实例说明了该方法比用单一强度因子作为爆破地震的安全判据更加有效。     

风荷载对高烟囱爆破倾倒偏转角的影响

从高烟囱余留支撑体截面的中性轴方程出发,推导顺风荷载与横风共振共同作用下,高烟囱定向爆破倾倒偏转角的修正公式,研究不同风级（4~6级）、不同切口角（190°~220°）、不同风向角（0°~180°）对爆破倾倒偏转角的影响规律,并对最大偏转角的绝对值和产生条件进行讨论,最后以南昌电厂210m高烟囱的爆破参数设计和触地防护过程为例进行验证。计算表明,对于高耸烟囱,考虑横风共振后倾倒偏转角显著增大,是顺风引起偏转角的4~5倍;风级一定的条件下,存在最不利风向角,致使烟囱产生最大偏转角;最大倾倒偏转角随着风力等级的增大而增大,随着切口角的增大而减小。     

38米钢筋砼烟囱倾倒过程的力学分析

烟囱倾倒问题是个力学问题。本文分析了烟囱倾倒的运动过程,得到了计算和实测数据十分符合的结果;文中计算了烟囱在倾倒过程中的应力状态,指出了发生折断的可能性,并进行了相似性分析;最后还分析了烟囱拆除爆破中的一些技术措施的合理性问题。     

三峡三期RCC围堰拆除爆破倾倒效果DDA模拟

三峡工程三期RCC围堰采用“以预置集中药室倾倒爆破为主、两端钻孔炸碎爆破为辅”的拆除爆破方案,其中预置集中药室的围堰爆破尤其令人关注.在围堰拆除爆破实施前,应用DDA程序对预置药室按设计顺序依次起爆后,形成围堰倾倒缺口以及围堰倾倒全过程进行了模拟.通过爆破实测振动监测资料分析,围堰倾倒的实际触地时间与模拟触地时间基本一致;通过爆破后水下地形测量,围堰倾倒的缺口形状、倾倒后的形态与模拟计算的结果也基本一致.证明运用DDA程序对三峡三期RCC围堰倾倒爆破效果的爆前预测是成功的,该方法对类似工程的爆破设计、施工和安全防护等具有积极的指导意义.     

爆破引起地面震动及其衰减规律

工业爆破引起的基岩或土体的震动,对爆区周围建筑物的危害影响,是爆破安全的一个重要课题。但是现在还没有完善可靠的计算方法,计算各种爆破震动的大小以及对一般建筑物的安全距离。作者在最近几年中的各种爆破过程,测量了爆源不同距离的基岩和土层质点振速的三个分向量,用最小二乘法整理分析了速度、药量和距离之间的关系,所得实验公式和规律,可供工程爆破设计参考。     

掏槽参数对煤矿岩巷爆破效果的影响

为了提高掘进进尺,以川煤集团绿水洞矿掘进工程为背景,利用动力有限元程序LS-DYNA3D进行掏槽参数优化研究。结合井下现场实验,分析岩巷掏槽爆破不同参数动态应力、破碎范围的变化以及井下实际爆破效果。掏槽中心孔底向孔口平均有效应力峰值在有中心眼爆破较无中心眼爆破时增加了40%以上,中心眼爆破对槽腔底部的形成起主要作用。在其他条件相同的情况下单孔载荷从1.2 kg提高到1.8 kg,掏槽区中心眼底到孔口平均应力只增加20%,并且破碎范围的增加较少,实际进尺增加小于10%。现场掘进实验表明:在常规爆破载荷下,有中心眼比无中心眼爆破深度提高31%~65%,掏槽角小于78°时,随掏槽角度增加爆破进尺下降较平缓; 但掏槽角增至82°左右, 随掏槽角度增加爆破进尺下降明显。     

相邻高层建筑表面风压的数值模拟

采用数值模拟方法对一幢由主楼和配楼组成的复杂高层建筑的表面风压进行了模拟计算，考虑了相邻一幢高层建筑对风压分布的影响。计算得到的风压值还与风洞试验值作了比较。结果表明，数值模拟较好地反映了复杂高层建筑的周围流线和表面风压的分布情况；同时，由于相邻建筑物的存在，使得原有建筑的时均流线分布尤其是涡流的数目和尺度以及建筑表面的时均风压分布均发生了较明显的改变。     

高层建筑物爆破拆除塌落震动的数学模型

结合工程实践 ,对高层建筑物的解体形式、撞击地面的能量和震动在介质中的传播规律等进行分析 ,把建筑物的结构特征和爆破参数联系起来 ,建立了特定条件下高层建筑物塌落震动质点振动速度的数学模型 ,该模型揭示的基本规律与工程实际吻合较好。     

Modeling vortex-shedding effects for the stochastic response of tall buildings in non-synoptic winds

This study derives a model for the vortex-induced vibration and the stochastic response of a tall building in strong non-synoptic wind regimes. The vortex-induced stochastic dynamics is obtained by combining turbulent-induced buffeting force, aeroelastic force and vortex-induced force. The governing equations of motion in non-synoptic winds account for the coupled motion with nonlinear aerodynamic damping and non-stationary wind loading. An engineering model, replicating the features of thunderstorm downbursts, is employed to simulate strong non-synoptic winds and non-stationary wind loading. This study also aims to examine the effectiveness of the wavelet-Galerkin (WG) approximation method to numerically solve the vortex-induced stochastic dynamics of a tall building with complex wind loading and coupled equations of motions. In the WG approximation method, the compactly supported Daubechies wavelets are used as orthonormal basis functions for the Galerkin projection, which transforms the time-dependent coupled, nonlinear, non-stationary stochastic dynamic equations into random algebraic equations in the wavelet space. An equivalent single-degree-of-freedom building model and a multi-degree-of-freedom model of the benchmark Commonwealth Advisory Aeronautical Research Council (CAARC) tall building are employed for the formulation and numerical analyses. Preliminary parametric investigations on the vortex-shedding effects and the stochastic dynamics of the two building models in non-synoptic downburst winds are discussed. The proposed WG approximation method proves to be very powerful and promising to approximately solve various cases of stochastic dynamics and the associated equations of motion accounting for vortex shedding effects, complex wind loads, coupling, nonlinearity and non-stationarity.     

高层筒体结构整体稳定及二阶位移分析的改进条元法

根据柱壳理论,构造了一种柱壳曲条,本文结合柱壳曲条和平壳条元求解高层筒体结构的整体稳定及二阶位移。采用三次H erm ite插值函数模拟条元横截面的翘曲位移变化,能较好地反映筒体受力“剪切滞后”效应;采用一族能较好地逼近弯剪型变形曲线的正交多项式作基函数来描述位移沿竖向变化。用最小势能原理建立稳定及二阶位移分析方程。该方法适用于任意平面形状的高层建筑筒体结构及剪力墙结构的稳定及二阶位移分析。与其它方法相比,该方法具有精度高、通用性强、计算量小等优点。     

Wind pressures on tapered and set-back tall buildings

Recent tall buildings tend to have irregular and unconventional shapes as a prevailing but unavoidable trend, which is very effective for suppressing across-wind responses. Suppression of across-wind responses is a major factor in safety and habitability design of tall buildings, and the so-called aerodynamic modification method is comprehensively used. While the effectiveness of aerodynamic modification in reducing wind loads has been widely reported, there have been few detailed investigations of pressure fluctuations. The purpose of the present work is to investigate the spatio-temporal characteristics of pressure fluctuations applied to height-modified tall buildings comprehensively, including differences of vortex formation and shedding mechanism based on the previously reported mechanism of a conventional square tall building. The results show that taper and set-back affect on the bandwidth of power spectra and position of peak frequencies. And through taper and set-back, the height at which the vortex begins to form moves up, and due to the small building dimension, the vortex component formed at that height sheds from the building more frequently before an inverted conical vortex is formed over the whole height.     

高层双塔楼绕流风场效应的数值预测

在一高层双塔楼静力风载风洞试验的基础上,采用时均数值模拟的方法,对其绕流风场进行了模拟,获得了风场的绕流特点和塔楼表面风压的分布规律．通过风压的模拟计算值与试验值的比较,表明以数值方法预测气动干扰强烈的绕流风场是准确和可行的．     

高层建筑标准模型风洞测压和测力试验研究

CAARC高层建筑标准模型是国际上通用的风工程标准模型之一,用来检验各个模拟自然风的风洞试验结果,以确保风洞试验测量数据的可信度。本研究使用缩尺比为1：300的CAARC模型,在同济大学TJ-2建筑风洞中进行了B类和D类地面粗糙度风场下的刚性测压试验和高频动态天平试验。在刚性测压试验中测量了建筑模型表面在不同风速和风向角下的平均风压系数,并与国外风洞机构的试验数据进行了对比分析。在高频动态天平试验中,不同风向角下的结构气动力系数和顶点位移被给出,并同样与国外风洞机构进行了对比。风洞试验结果表明：TJ-2风洞能较好地模拟大气边界层风场,且风场品质较好;试验技术可靠,所测得的试验数据具有较高的精度。     

高层框筒和筒中筒结构的整体稳定分析

本文将有限元法用于高层筒 体结构的整体稳定分析。导出了截面含双对称轴的矩形筒的筒单元刚度矩阵和单元几何刚度矩阵。可用于框筒和筒中筒结构的整体稳定计算。计算结果验证了本文方法的精度。