基于改进大涡模拟模型的风荷载验证

为了获得与近地大气边界层实际脉动风场特征相一致的三维脉动风速,文章首先应用DSRFG(Discretizing and Synthesizing of Random Flow Generation)方法,模拟生成计算流体动力学中大涡模拟算法所需的模拟入口边界脉动风速时程,然后采用改进的动态一方程模型作为大涡模拟的亚格子模型,计算长宽高为1∶1∶3的高层单体矩形建筑在0度风向角下的风荷载分布及特性,并与日本TPU风洞试验进行了对比.结果表明:1当高层建筑长宽比(B/D)=1时,扭矩的能量主要来自涡旋脱落而不是入口湍流的影响;2DSRFG结合改进的动态一方程模型能够较为准确地模拟得到高层建筑表面的平均及脉动风荷载特征.此方法有望应用到实际高层建筑风荷载评估中.     

基于SAP2000 API的模态缩减法在高层建筑动力分析中的应用

为解决高层建筑自由度数目巨大导致其动力响应分析工作量大、效率低的弊端,文章在基于SAP2000API接口的基础上,分别运用原有结构整体刚度（静力凝聚法）和结构振型（SEREP法与MODAL法）3种不同方法,对高层建筑建立了简化为“葫芦串”体系的模态缩减方法.算例计算表明,直接基于原有结构整体刚度的模态缩减方法,对于结构的前几阶振型,具有较高的模拟精度；而基于结构振型的模态缩减方法（SEREP法与MO-DAL法）在所取的振型阶数范围内,能够完全一致地保留原结构的振动特性；而在所取的振型阶数范围外,相比于SEREP法,MODAL法能够大致反映结构的振动情况.由于对高层建筑动力分析通常只考虑前几阶模态的情况,文章结合SAT2000 API应用程序接口的功能,应用上述3种模态缩减方法,为自动化和高效化地实现高层建筑动力分析提供了良好的条件.     

内置垂直格栅矩形TLD水箱液体晃动特征的CFD数值模拟

为研究内置垂直格栅矩形TLD(Tuned Liquid Damper)水箱在外加水平激励下液体的晃动特征,文章基于计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)方法,建立了相应的TLD水箱模型,并利用FLUENT软件进行液体晃动的力学性能数值模拟。将文章CFD数值模拟结果与已有类似试验的实验数据进行对比分析,进一步验证了CFD数值模拟结果的正确性。研究结果表明：(1)随底部水平外激励幅值的增加,液体晃动非线性逐步加剧,液体晃动幅度、阻尼比增大,无量纲水平控制力最大值逐步减小;(2)把垂直格栅放置在液体一阶晃动模态的归一化最大振幅处,能够有效地抑制液体晃动的非线性现象,垂直格栅放置位置越靠近水箱中部,TLD系统阻尼比越大;(3)随着TLD系统的水深比增大,内置垂直格栅构件的布置位置和尺寸相同时,TLD系统的阻尼比逐渐减小。     

基于Ritz-POD法的格构式塔架结构风致振动分析

根据自立式塔架结构脉动风荷载的空间分布形式,实现了本征特征分解(proper orthogonal decomposition,POD)和基于荷载-里兹模态分析相结合的Ritz-POD算法求解Ritz振型,并结合谐波激励法(harmonic excitation method,HEM)和荷载-响应相关法(load response correlation method,LRC)实现了塔架结构风振响应和等效静力风荷载(equivalent static wind load,ESWL)的高效分析。计算结果表明:采用40阶基于荷载-里兹振型和100阶传统自由振动振型计算的节点风振响应和等效静力风荷载结果及变化规律一致且二者吻合度高,说明较少阶Ritz振型的计算精度是能够保障的。并且较少阶Ritz振型减少了谐波激励法与荷载-响应相关法的运算工作量,提高了风致振动分析的效率。另外,本文利用大型通用有限元软件SAP2000基于MATLAB系统的应用程序接口(API)开发环境,实现了塔架结构风致动力响应和等效静力风荷载的高效分析平台,可为其他大型复杂工程的风致振动分析提供参考。     

广州国际体育演艺中心钢屋盖支撑卸载模拟分析及监控

大跨度钢屋盖施工过程中受力情况与成型后是不同的,须考虑施工过程中结构体系的变化;结合广州国际体育演艺中心钢屋盖支撑卸载工程的施工特点,给出其支撑卸载的总体方案,应用ANSYS有限元分析其卸栽过程。确定卸栽过程中应力和变形的变化范围,并与实测数据对比分析,积累的经验和数据可为类似结构的卸载提供借鉴．     

广州西塔台风特性及风致结构振动现场实测研究

广州西塔楼高432 m共103层,属目前华南地区第一高楼,在台风“鲇鱼”的影响下,对其台风特性及风致结构振动进行了现场同步实测,获得了其风场特性、结构动力特性以及风致结构振动响应等相关结果.结果验证了湍流强度随平均风速增大而减小、阵风因子随湍流强度增大而增大等规律,且实测的顺风向与侧风向脉动风速谱均符合Von Karm...     

多重约束下空间桁架结构抗风优化

目前复杂结构的抗风优化研究大多集中于高层建筑,很少针对风敏感的大跨屋盖结构．考虑强度、刚度和几何尺寸等多重约束,基于虚功原理和Lagrange乘子将抗风优化转化为无约束问题,编制数值程序整合有限元计算和优化分析两部分,然后对杆件数为10080的实际双层柱面网壳进行优化设计,讨论了设计变量可行域、初始值和调整步选择等对优化结果的影响．研究表明,采用本文方法可实现对空间桁架结构进行多重约束下的高效抗风优化设计,网壳总重降低约37%,风致响应分布不均使得有必要设定可行域下限,而设计变量初值和调整步选择不影响最后的优化结果．     

Matlab内建psd函数在工程随机振动谱分析中的修正方法

介绍了工程随机振动功率谱的计算过程,并对工程计算中应用广泛的Matlab软件的内建谱分析函数psd进行了详细分析,指出了该函数在进行随机振动谱分析中存在的问题,给出了修正方法,通过算例计算验证了该修正方法的正确性.     

考虑挡板间水动力相互作用影响的矩形TLD水箱阻尼比分析

利用能量耗散原理,推导了底部安装有多块垂直挡板和左右侧壁对称安装有多组水平挡板的矩形TLD水箱在正弦激励荷载下的线性阻尼比估算公式,通过引入速度势函数修正因子考虑了挡板间水动力相互作用的影响,对矩形水箱的阻尼比计算公式进行了修正.将考虑挡板间水动力相互作用影响与否得到的矩形水箱阻尼比计算结果与振动台试验结果进行了对比分...     

用多质点—弹簧模型研究沉管隧道土体地震响应

在质点-弹簧体系数学模型的基础上,结合有限元分析,提出了沉管隧道土体地震反应的离散化分析方法,并结合广州洲头咀隧道工程实例,采用人工合成基岩加速度时程,运用时程动力法分析了隧道底部土体表面的地震响应时程,并与剪切波速传播理论的计算结果进行了对比.结果表明,采用质点弹簧体系计算得出的土表峰值位移较大,分析认为是由于弹簧质点体系计算中阻尼比取值小于剪切波速传播理论中阻尼比取值所致,建议在实际使用中采用质点弹簧体系的计算结果,按照剪切波速传播理论的计算结果可作为参考.