摘要：在常规的风振控制等效设计中,我国现有技术标准对高层建筑中高耸结构的风振响应计算时仍然存在较大偏差,由于选择刚性结构搭建建筑框架,使得其结构会受到较高风载荷,从而导致风振受力过高等问题。为了准确计算高耸结构的风振响应,将结构脉动响应分为背景部分和共振部分的基础上,选择振动控制作为设计基础以确定其结构应力,通过阵风因子法和荷载组合法分析高耸结构的顺风向风振响应,在风振控制的荷载中实现了对风速的变化模拟。最后,再对高耸结构开展实例分析并对计算结果进行了比较,结果表明,文中研究的设计方法的特点和适用范围比传统控制方法的风振力等比减小15%~18%,具有较为突出的风振控制优势。

摘要：高耸烟囱是一种典型的风敏感结构,尤其是横风向涡激共振会对结构安全造成不利影响,往往需要对其进行风振控制。相比传统的调谐质量阻尼器(TMD),调谐质量惯容阻尼器(TMDI)能够通过惯容器实现动力吸振器的轻量化设计。但惯容器的连接位置,不仅影响其在对高耸烟囱结构上实施的难度,对风振控制效果的影响也尚待定量化研究。该文将高耸烟囱简化为广义单自由度结构,基于风荷载频谱的滤波表示,推导了TMDI控制下结构风振响应的解析解。在此基础上,对TMDI最优设计参数进行了参数化分析,总结了相应的经验公式供设计参考。此外,通过对比TMDI与TMD的风振响应控制效果,给出了惯容器起增强控制效果的判别准则,以及TMDI的等效TMD质量比计算公式,以指导动力吸振器的轻量化设计。最后,通过对某270 m高混凝土烟囱风洞试验数据进行TMDI风振控制算例分析,验证了理论分析的有效性。结果表明,采用该文优化设计方法,TMDI可降低涡激共振锁定区内高耸烟囱的设计风荷载45%以上。

摘要：为了研究近断层脉冲型地震动作用下适用于评价高耸结构抗震性能的地震动强度参数,基于加速度反应谱提出一种同时考虑结构周期延长和高阶振型效应的地震动强度指标。分别以120 m和240 m的钢筋混凝土烟囱结构为研究对象,使用OpenSEES程序,在近断层脉冲型地震动作用下,揭示了高耸混凝土结构的损伤指标(Park-Ang损伤指标、最大层间位移角、最大曲率、最大楼层加速度以及最大顶点位移)与37个地震动强度指标的关联性。研究结果表明:提出的地震动强度指标最适合用于预测高耸混凝土结构在近断层脉冲型地震作用下发生的Park-Ang损伤;与速度相关的地震动强度指标表现出与高耸结构损伤指标的较高的相关性;随着结构周期的增大,位移型的地震动强度指标与损伤的关联性有增长的趋势;此外,地面峰值加速度在表征高耸结构变形破坏方面存在局限性,但是可以用来分析非结构构件的抗震性能。研究结论可为选择合适的地震动强度指标和损伤指标评价高耸混凝土结构在近断层脉冲型地震动作用下的抗震性能提供参考。

摘要：为使结构在整个生命周期、在遭受所有可能的外部荷载作用下能达到各种预定功能和性能目标的要求,基于性能的结构设计被广泛接受。以美国太平洋地震工程研究中心PEER基于性能的抗震设计理论为基础,建立结构基于性能的抗风设计(Performance-Based Wind Engineering,简称PBWE)概率评估框架。考虑特定场地风速的随机特性,借鉴结构抗震极限状态年平均超越概率闭式表达式的推导方法,在做适当假定的条件下获得结构抗风需求年平均超越概率闭式表达式。以某高耸结构为例,将结构关键部位加速度峰值响应和位移峰值响应作为抗风性能的评判标准,进行高耸结构基于性能的抗风设计概率评估。

摘要：龙卷风是一种极端的自然天气灾害,目前国内外对龙卷风风场结构的观测与研究较为丰富,但缺少对风场竖向风速及风场对高耸结构风压的探讨。本文根据ward型龙卷风模拟器的工作原理,利用计算流体力学软件,模拟龙卷风风场结构,并研究高耸建筑结构在龙卷风风场中所受风压的分布情况。研究表明:风场的核心区域内,竖向风速和切向风速沿径向和高度变化明显,在核心区域顶部风速很大;风场有较强的气压降作用且与上升风速有关;在核心区域外高耸结构风压分布与均匀风场类似,而核心区域内部风压分布极不均匀,对高耸结构产生较大的扭转荷载,且对结构侧面及背风面负风压很大,工程设计人员应予以重视。通过上述研究,为高耸建筑物抗龙卷风设计提供参考。

摘要：为了研究高耸型钢钢筋混凝土结构抗震性能,以实际高宽比13.33的高耸型钢钢筋混凝土筒体结构为试验研究对象,提出了考虑重力完全相似模型设计方法及实现策略,设计并制作了1∶20的试验模型,对其进行自由衰减试验及不同地震波激励下的振动台试验,获得了高耸型钢钢筋混凝土外筒体结构的阻尼比,研究了不同幅值不同地震波激励下其加速度响应、位移响应、应变响应和层间剪力的分布规律。试验结果表明:基于考虑重力完全相似设计方法和实现策略设计制作的缩尺试验模型能很好地反映实际结构的特性,自振特性有限元分析结果与试验结果基本一致;高耸型钢钢筋混凝土筒体结构振动时内部耗能较小,第一阶自振周期阻尼比1.123%,小于规范规定值;在设防地震和罕遇地震时结构发生损伤,加速度、层间位移和层间剪力的分布发生较大变化,加速度响应最大值总体从结构上部到下部逐渐增加;层间位移在结构的中部及上部变得不均匀,呈“波浪”形;层间剪力从结构上部到下部基本呈线性增加;高耸型钢钢筋混凝土筒体结构具有良好的抗震性能,型钢与混凝土能协同工作,应变相差较小,钢筋混凝土墙主要受整体倾覆弯矩影响,抗震性能满足规范要求。

摘要：针对高耸结构风振控制的优化设计开展研究。首先,根据高耸结构和环形调谐液体阻尼器(Tuned Liquid Damper,TLD)的特点,建立高耸结构环形TLD控制的动力学模型。随后,基于多目标遗传算法NSGA-II(Nondominated Sorting Genetic Algorithm Ⅱ),直接以环形TLD的几何参数为设计变量,以结构响应和阻尼器行程为目标,建立高耸结构风振控制多目标优化设计方法。最后,针对某高耸结构的风振控制问题,编制程序对其进行环形TLD优化设计的研究。研究表明,该方法是一种高效的高耸结构环形TLD优化设计算法,设置种群数和进化代数为30以上,即能够在满足约束条件的前提下快速、有效地得到Pareto最优解集,方便工程师从中选择符合实际需要的最优解并完成设计。

摘要：精确高效地预测高耸结构动力特性是结构设计的关键问题之一。针对高耸结构的动力特性展开研究工作:首先,根据高耸结构的特点,基于结构动力学原理推导了连续的动力微分方程;在此基础上,通过平均等效、坐标变换和无量纲归一化等方法对无阻尼自由振动的偏微分方程进行了简化;随后采用Adomian分解法(Adomian Decomposition Method,ADM)对无量纲振型进行分解,并引入边界条件和连续条件求解了模态频率和模态振型;最后,以某高耸钢烟囱为例进行了数值模拟,研究了ADM的收敛性,并与实测、有限单元法、集中质量法的结果进行了比较。结果表明:当Adomian分解阶数M取为8时,即可满足工程需要;对于典型的分段高耸结构,ADM相较于其他方法具有更高的精度。因此,该方法可以用于高耸结构的动力特性分析,并具有较高的精度和效率。

摘要：针对高耸结构环形TLD的多目标优化设计开展研究。首先,建立了高耸结构环形TLD控制的动力学模型,并编制了其求解程序。随后,提出了采用Sigmoid函数作为独立满意度函数,并通过线性加权建立了复合满意度函数。进而,基于遗传算法(Genetic Algorithm,GA),选取环形TLD的几何参数作为设计变量,结构响应和阻尼器行程的复合满意度作为优化目标,建立了高耸结构环形TLD控制的满意优化设计方法。最后,针对某自立式钢烟囱,编制程序开展了其在风荷载作用下环形TLD减振的优化设计。研究表明,该方法能够快速有效地得到一组满足工程需要且较为经济的设计参数,同时该方法对权重系数的敏感度较低,降低了多目标优化设计时权重系数选择的难度。

摘要：本文提出应用调谐质量阻尼振动控制(TMD)系统对高耸结构顺风向随机响应进行控制的必要性.研究了TMD系统振型控制机理及系统优化设计方法.针对305.5m高沈阳电视发射塔TMD控制进行了顺风向随机反应分析,得出了有益的结论.