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空冷凝汽器支架结构体系气弹模型风洞试验研究

孔江涛  
【摘要】: 风荷载是建筑结构中水平荷载的重要组成部分。尤其对高层、超高层、高耸结构以及大跨度桥梁等,风荷载常常起控制作用。 空冷凝汽器支架结构体系和这些高层建筑相比又有其特殊的地方,结构高柔,跨度大,长悬挑,设备质量主要集中在空冷平台上部,其前几阶频率较低且比较密集,振型上存在扭转,某一阶振型的能量贡献往往不占绝对优势。根据工艺的要求,目前国内现有空冷支架结构型式存在几种不同型式,主要表现在结构跨度不同,空冷平台高度不同,悬挑长度不同,悬挑边位置不同等。结构型式上的较小变动,可能引起结构特性发生较大变化,因而会使结构的风振响应显示不同的变化,这就给结构设计带来困难。 本论文以陕西锦界空冷工程为背景,对结构风致振动进行了气弹模型风洞试验研究。首先,利用ANSYS和MIDAS两种软件对结构进行了模态分析,用相似理论确定了结构模型的相似比例,同时用软件对模型进行了模态计算,并在此基础上制作了气弹模型。其次,空冷支架结构的气动弹性问题相当复杂,在不同工况下,气流和结构的分离也有所不同。因此着重研究了风速、风向角变化、周围建筑物存在与否和风机是否工作对结构风致振动的影响,制定了试验方案。第三,用时域分析的方法对数据进行了处理,从流体力学的观点出发,阐述了风对结构的作用机理,说明了风振分析的假设性前提,分析了四种因素对结构风振的影响。最后,将规范计算测点高度处的风振系数与风洞试验得到的风振系数进行了比较。在数值相差不大的情况下,分别拟合了ANSYS、结构现场动测、试验模型和按照规范计算的振型曲线,推算了结构不同高度处的位移风振系数,并作了相应比较。 通过对空冷支架结构的气弹模型风洞试验研究,发现了一些空冷支架结构风振响应的特点,得出了有关位移风振系数的一些十分有益的结论,为以后同类结构的风振效应分析和建立该类结构的风作用设计方法提供了重要基础。


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