台风作用下某高层建筑结构气动阻尼比的实测分析

在台风"灿鸿"、"杜鹃"影响期间,对温州某矩形截面高层建筑进行了现场实测,得到其顶层的风速、风向及多个楼层的加速度响应数据。将加速度数据经EMD处理,应用ERA、ERA-NEx T及AR三种方法,对建筑结构的模态参数与气动阻尼动力特性进行了计算分析,结果表明:ERA、ERANEx T和AR这3种方法得出的频率值及振型都非常接近,频率差值不超过2%,即均可以用计算频率及分析判断振型;但振型阻尼比结果却不同,除一阶振型的比较接近外,其它各阶的数值都有一定程度偏差;在一定频率段的振型结构阻尼比拟合曲线中,柯西(Caughey)阻尼模型(b=2时)与Sergio Lagomarsino经验曲线最为接近;一阶振型气动阻尼比均为负值,且随着风速的增大,其值有减小的趋势,其中ERA、AR方法的斜率较为相似,而ERA-NEx T方法的下降速率较为平缓。     

超高层建筑周围风场特性实测研究

为探究超高层建筑周围风场特性,以天津高银117大厦为例,通过DZZ2型采集系统进行现场实测,对该大厦周围的平均风速、脉动风速、湍流强度、湍流积分尺度、Von Karman谱等风场特性进行分析。结果表明:顺风向及横风向脉动风速变化规律不服从标准高斯分布;顺风向及横风向湍流强度与平均风速呈负相关,且其变化程度与平均风速范围有关;顺风向及横风向湍流积分尺度均随平均风速的增加而增大;Von Karman谱对低频范围内超高层周围风场特性描述较为准确。     

典型矩形高层建筑风荷载与风振响应分析

对典型矩形高层建筑进行风洞试验,根据试验结果计算了各风向角下的等效静风荷载和风振响应,同时采用《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)计算方法对该建筑正交角度下的风荷载进行计算,结合风洞试验风荷载与规范计算结果,研究典型矩形高层建筑等效静风荷载和加速度响应分布规律。结果表明:结构基底风致响应最不利角度并非完全出现在正交角度,风洞试验楼层风荷载整体趋势与规范计算结果相同,数值上存在差异,宜以风洞试验结果为准,该结构的顶层加速度响应小于高规限值,舒适度满足要求。     

输电导线风致舞动的风洞试验研究

本文对覆冰导线节段模型进行风致舞动的风洞试验,研究了覆冰导线在竖向、横向和扭转方向的振动特性及主导频率随风速的变化特征。研究发现,覆冰导线的舞动可以分为竖向舞动和竖向-扭转耦合舞动,竖向舞动是竖向气动负阻尼引发的竖向自激振动,通常只发生在特定风速,而竖向-扭转耦合舞动容易在临界风速以上的风速下发生,属于扭转方向气动负阻尼诱发的舞动。3个方向振动的主导频率是随风速的变化而不断变化,但在导线发生舞动时3个方向振动的主导频率总是一致的。最后,结合舞动的特征进一步为覆冰导线舞动防治提供了一些建议。     

风向角对空冷结构体系风振系数影响的风洞试验研究

由于空气冷凝器支架结构头重脚轻,振动易表现为前3阶的耦合振动,其风振系数的理论推导方法已经超出了我国规范规定的前提条件,因此制作相应气的弹模型进行风洞试验,分析了空冷结构体系的风振系数随风向角变化的规律,为确保此类结构的安全提出:当风向与结构的刚度和质量对称轴平行时,建议风振系数值取2;结构布置时尽量避免结构质量和刚度对称轴与主风向成45°。     

多风向影响下的跨海大桥风致行车安全分析

以福建省平潭至长乐跨海大桥为工程背景,研究了多风向影响下的跨海大桥风致行车安全问题.建立了典型车辆在多风向侧风作用下发生侧滑以及侧倾的力学分析模型,确定了其在桥面行驶的安全风速.为表示不同规格风障的减风效果,借助于桥面风环境的风洞试验手段,获得了不同风向的风速折减系数.进一步,针对不同限速和不同路面工况的影响,研究了不...     

岩层倾角对顺倾向边坡地震效应的影响

利用FLAC3D软件模拟地震作用下不同岩层倾角的顺倾向边坡,对比坡面峰值加速度放大系数、峰值位移、地震作用结束后坡体剪应变增量的变化规律,探讨岩层倾角对顺倾边坡地震效应的影响。研究表明:(1)在水平地震波作用下,坡面水平峰值加速度放大作用随岩层倾角增大而线性减小;(2)当岩层倾角小于软弱岩层内摩擦角时,坡面峰值位移较小且变化规律受岩层倾角影响不明显,当岩层倾角大于软弱岩层内摩擦角且小于30°时坡面峰值位移增大,大于60°时减小;(3)岩层倾角小于坡角时,残余剪应变增量最大值集中在坡面中下部软弱岩层处,反之,剪应变增量最大值出现在整个坡面并呈弧形区。     

机载SAR探测图像中归一化雷达截面随入射角变化规律应用

机载SAR对海探测时,探测范围小和时空匹配难等局限使其无法借助风条纹和辅助资料反演海面风矢量.本文在仿真研究CMOD5.N地球物理模型参数的函数关系,实例分析机载SAR探测图像中距离向均值曲线变化规律的基础上,发现相同风向、风速条件下,CMOD5.N模型构建的标准曲线和探测图像的距离向均值曲线遵循统一的归一化雷达截面随入射角变化规律,且两者具有良好的相关性.据此,本文提出将距离向均值曲线与标准曲线逐条匹配,采用相关系数判定两者的相关程度,选择使得相关系数绝对值最大的标准曲线作为最优匹配曲线,进而直接确定风向和风速的海面风矢量反演方法.机载SAR飞行探测实验结果表明,海面风矢量反演结果与浮标观测结果的均方根误差为风向11.3°,风速0.9m·s-1,高于反演精度指标要求,原因在于该方法既避免了机载SAR探测图像中斑点噪声的影响,又不会产生局部最优解,提高了海面风矢量反演精度.     

屋盖悬挑端加固减振试验研究

大跨网架屋盖挑檐部分风致响应较大,提出附加杆件、粘弹性阻尼器及粘滞阻尼器三种加固减振方法。设计制作正置四角锥体单元空间网架足尺子结构试验模型,基于带悬挑平屋盖风压分布风洞试验数据,对三种加固足尺子结构试验模型进行不同风向角下风荷载时程的加载。分析结构风致加速度与位移响应,结果表明:附加杆件加固后网架刚度增大,加速度响应增大,位移响应减小;附加粘弹性阻尼器,结构加速度与位移响应均降低;附加粘滞阻尼器,结构加速度响应减小,位移减小效果不明显。     

俯冲带板间地震水平加速度谱阻尼修正系数研究

基于日本K-net和Kik-net台站的俯冲带地区板间地震的数据,分SCⅠ~SCⅣ四种场地分别建立了水平向加速度反应谱阻尼修正系数模型。利用最小二乘法进行回归拟合,拟合公式采用对数三次项提高拟合精度。通过统计检验和残差分析,验证模型的拟合效果。研究表明:低于5%与高于5%阻尼比的阻尼修正系数变化趋势差异明显,分别在周期点0.3~0.5s区间达到极大值和极小值;不同场地类别的阻尼修正系数统计上显著不同,建立不同场地类别的模型是必要的;模型残差的标准差分布在0.012~0.712之间,建立的阻尼修正系数模型较好的拟合了阻尼修正系数随谱周期和阻尼比的变化趋势。     

带刚性伸臂减震层高层结构抗震效果分析

带刚性伸臂减震层高层结构的抗震性能较好,但其相关研究却比较少。本文通过推导黏滞阻尼器的单周简谐振动耗能能力公式,得到黏滞阻尼器在高层建筑中合适的参数设置范围。假定总阻尼系数和单个阻尼器的其他参数不变,比较设置1~4道刚性伸臂减震层时结构的性能差异,可知多道减震层结构单个指标虽不是最好,但综合性能更好。假定单个阻尼器其他参数不变时,通过变化结构总阻尼系数,得知带刚性伸臂减震层高层结构附设阻尼器存在最优总阻尼系数(即最优附加阻尼比),通过对相应内力和位移规律的总结,得到结构合理总阻尼系数的选取规则。由此可知,附加阻尼比大小而非减震层数量才是决定此类减震结构抗震性能的关键。     

风速风向联合概率密度分布的一种经验函数模型

对风速与风向边缘分布采用统一的极值概型描述,提出了一种可适用于多峰极值以及总体样本的风速风向联合概率分布函数的经验解析表达式。模型包括7个参数,可由实测数据利用非线性最小二乘方法拟合得到。对模型参数拟合时的初值选取方法提出了建议,并对典型的风向双峰值情况,给出了峰向区间的划分方法;利用双峰总体、双峰极值以及单峰极值3种不同类型的实测数据,检验了模型的适用性。结果表明,该模型可以较好地描述不同类型总体样本或极值样本的风速风向联合概率密度特性,可供风向设计风速的确定、风速评估及场地风能评估等工程问题参考。     

基于动三轴试验的砂土阻尼比确定方法对场地地震动参数的影响

基于动三轴试验提出的砂土阻尼比确定方法有多种,但其对场地地震动参数影响的研究鲜有报道。为此,以福建标准砂(粒径0.10～0.25 mm)的试验结果为基础,采用规范方法、KUMAR方法、DAS方法、DOYGUN方法和互相关函数方法5种典型阻尼比确定方法给出相应的动剪切模量比和阻尼比;设计单层土场地和多层土场地2种典型工况,采用一维场地地震反应分析波动程序,计算给出场地地表加速度峰值和反应谱,定量评价相应的阻尼比确定方法对场地地表地震动参数的影响规律。结果表明：5种阻尼比确定方法得到的阻尼比对地表加速度峰值的影响程度随输入地震动加速度峰值的增大而不断增大,同时对多层土场地的影响明显高于单层土场地;采用5种方法确定的阻尼比计算的反应谱差异性在单层土场地时相对较小,而在多层土场地时有明显的差别;与规范方法相比,4种阻尼比确定方法计算反应谱的最大相对误差可达-35%。因此,有必要采用离心振动台试验结果进一步检验基于动三轴试验的砂土阻尼比确定方法的合理性,为场地地震反应分析提供可靠的阻尼比参数。     

磁流变液阻尼器三段线性变阻尼模型及试验验证

自行研发了一个最大出力约为10 kN的磁流变液阻尼器(MRFD),基于阻尼器的力学性能试验结果,分析最大阻尼力随速度和电流的变化规律,提出了一种适用于控制器设计的简便高效MRFD唯象模型-三段线性变阻尼恢复力模型,并对模型参数进行识别,数值与试验结果对比分析表明该模型可较精确地模拟MRFD的非线性力学性能。基于该三段线性变阻尼恢复力模型可方便数值求解阻尼器逆模型,阻尼器力学模型的研究思路可应用于其他具体研发的磁流变液阻尼器中。     

双向动荷载下重塑红黏土动变形特性研究

利用SDT-20型三轴仪探究双向动荷载下红黏土动变形特性。结果表明:相位差为0其他条件相同时红黏土动剪切模量随径向动荷载幅值增加而减小;双向动荷载下红黏土动剪应变与振动次数近似呈指数型关系增长,并存在一个临界循环次数;随含水率升高和固结应力增大,重塑红黏土破坏模式由受拉破坏变为受压破坏;径向动荷载幅值的增加使重塑红黏土更容易发生受拉破坏;双向动荷载下阻尼比随动剪应变增加无明显规律,动剪应变小于1%时阻尼比的变化无规律,动剪应变大于1%时随动剪应变增加阻尼比处于稳定平衡阶段。含水率对阻尼比变化规律有明显影响,含水率小于20%时阻尼比随含水率增大而增大,含水率大于20%时其对阻尼比影响可以忽略。     

带焊缝圆灯柱气动特性及焊缝影响机理研究

为了研究某实桥带焊缝圆灯柱的气动特性以及焊缝对灯柱涡激振动的影响机理,开展了灯柱刚性节段测压模型风洞试验,测试了无焊缝工况以及0°～180°焊缝位置的灯柱周向压力分布,分析了灯柱气动力以及流体卡门涡脱强度,揭示了焊缝对灯柱涡激振动的影响机理。研究结果表明：焊缝对灯柱的气动特性影响显著,不同的焊缝位置可以激发不同的流动模式,当焊缝在灯柱前驻点或者原分离点后侧时,灯柱气动特性受焊缝影响较小。当焊缝在B区域(21°～33°)和C区域(36°～63°)时,流体在焊缝附近发生分离-再附-再分离现象,卡门涡脱强度降低,灯柱的涡激振动被抑制。当焊缝在D区域(63°～78°)时,流体在焊缝位置直接涡脱,伴随着脉动风压和卡门涡脱强度的增强,使灯柱的涡激振动增大;焊缝尺寸的变化不会改变灯柱的气动力系数随焊缝位置的变化规律,但是可能会影响涡激振动风速锁定区间和振动幅值。     

不同混合比橡胶砂动力性能试验研究

橡胶材料具有廉价、阻尼大、弹性变形较好等优点,将废旧轮胎颗粒加入路基填料中可在减少环境污染的同时提高路基抗震性能。本文通过橡胶砂基本物性试验和动三轴试验研究了不同混合比橡胶砂的减震性能,分析对比了不同混合比橡胶砂和纯砂的动弹性模量、阻尼比、动强度、内摩擦角及动应力－应变滞回曲线的变化规律。得出结论:橡胶砂动弹性模量受动应变影响较大,当动应变较大时橡胶砂的弹性模量大于纯砂;掺入橡胶颗粒可提高纯砂的阻尼比和动强度;实际工程应用中需要考虑橡胶砂混合比的影响。     

多阶梯被动变阻尼装置高层建筑风振控制性能化设计方法

多阶梯被动变阻尼装置(multi-stage passive variable damping device, MPVDD)能够随外部激励速度变化机械式实时改变阻尼系数,同时不需要外部能量供给和反馈控制,与粘滞阻尼器相比,MPVDD耗能效果明显。在不同阶数MPVDD控制下的高层结构响应控制效果分析表明,多阶梯被动变阻尼装置出力范围大,可用于风振控制。根据风振分析结果提出了针对多阶梯被动变阻尼装置的风振控制性能水准和性能指标,以及多阶梯被动变阻尼装置高层建筑风振控制性能化设方方法,该设计方法可以对不同重现期的风荷载激励下的结构响应针对性设计,最后通过工程实例设计给出了完整的设计过程,从而证明了该方法对高层建筑风振控制的有效性和可行性。     

海洋粉质粘土共振柱试验研究

利用DRNEVICH LONG-TOR型共振柱仪研究杭州湾浅层粉质粘土的动力学性质,阐述动模量和阻尼比随应变增加的变化趋势,分析动模量衰减规律。最大动模量主要与围压Pc、土的固结密度、动应变和初始孔隙比等因素有关;杭州湾粉质粘土动模量随应变的变化规律符合土的非线性、滞后性和变形累积三方面的一般规律;杭州湾粉质粘土与黄河三角洲地区的归一化应力应变曲线相似,而动阻尼比相差较大。     

典型高层住宅强震和脉动响应对比

高层建筑结构的动力特性是指它的自振频率、振型及阻尼比.高层建筑结构的动力特性测试,目前主要采用脉动测试的方法.长宁地震后,密集的余震为原型结构的强震响应测试提供了基础.文中在邻近震中选取某高层剪力墙结构,首先进行系统的脉动测试,识别了主要的模态参数;然后通过流动观测强震仪获得了多组超过设防水准的地面运动及对应的结构响应...