广东科学中心结构风振动态响应分析
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城轨科学中心站电力工程迁改工程的问题及对策研究林群夫发布时间:2021-08-20T07:58:36.914Z 来源:《基层建设》2021年第15期作者:林群夫[导读] 城轨建设过程中前期工作的关键内容包括交通疏散与管线迁改。
城轨建设工程建设的周期往往都比较长,城轨线路穿越城市的各个区域,会占用大量的城市道路资源,必然会对市政管线有所影响。
广东科学中心摘要:城轨建设过程中前期工作的关键内容包括交通疏散与管线迁改。
城轨建设工程建设的周期往往都比较长,城轨线路穿越城市的各个区域,会占用大量的城市道路资源,必然会对市政管线有所影响。
广佛环线是我省重点建设项目,对促进珠三角地区城市建设和区域经济社会发展具有重要意义。
城轨科学中心站两端是盾构始发井,是全线的控制性工程。
本文通过分析城轨科学中心站前期建设中电力管线迁改工作中存在的问题,探讨解决对策,以期对同类迁改项目有参考和改进作用。
关键词:城轨施工;电力工程管线迁改一、前言随着城市交通发展,城轨建设将迎来建设高峰。
城轨建设与车站绝大多数穿越或布置在城区道路及人居密集环境,地上地下管线种类繁多,分布纵横复杂。
对区间线路走向、站位布置、工法选择以及施工安全、进度、投资等有较大的影响。
本文从从城轨科学中心站前期建设管线迁改过程中存在的问题进行分析,以其对以后同类项目建设如何如何解决好城轨建设中管线问题具有重要意义。
城轨建设中的管线迁改大致分为两类:第一类是难以迁改或者迁改费用昂贵的管线,如:超高压电塔、主变电站、原水管、高压煤气管、大直径给排水管、大型排洪渠、航空油管、军用通信电光纤等。
对于此类管线,城轨工程设计时常采用避让、原状保护等处理方式。
第二类是可临时迁改或永久迁改的管线,如地下电力、小直径给排水管、小型箱涵、河涌、供热、通讯、交通信号、公共监控等。
此类管线常采用明挖倒边、拔移、换钢管悬吊、顶管、管线导流等处理方式。
2018年3月12日下午,正值全国“两会”召开期间,施工单位发生挖断10KV的主供高压电缆,造成产权单位及周边地区大面积停电的事件,所幸未造成人员伤亡和重大经济损失,但社会影响恶劣,对某大型场馆运营也带来了严重影响。
高层建筑屋顶广告牌风致响应分析韩志惠;陆文强;顾明;谢壮宁【摘要】基于刚性模型测压风洞试验数据,采用时程分析法对高层建筑屋顶广告牌的风致响应进行了研究,并分析了单边布置、邻边布置、三边布置及四边布置广告牌对风致响应的影响。
结果显示,高层屋顶广告牌单边布置时面板受力最大,而三边布置广告牌时面板受力最小;面板中间位置的斜撑单元对风荷载最为敏感,靠近面板迎风侧的立柱单元内力响应相对较大,面板中心位置的横向单元内力响应最大;不同的广告牌布置方式下,各类单元的阵风响应因子差别都不超过0.1。
而同一种广告牌布置方式下各类单元之间的阵风响应因子差别最大为0.3;建议计算高层屋顶广告牌等效静力风荷载时,可偏保守地将阵风响应因子统一取为1.6。
%Based on rigid model wind tunnel tests,wind-induced responses of billboards on high-rise building roof were studied using the time history analysis method,and the influences of unilateral,adjacent bi-lateral,tri-lateral,and quadri-lateral billboard arrangements on the wind-induced responses were analyzed.The results showed that the wind loading on face panels is the maximum under unilateral arrangement,and the minimum under tri-lateral arrangement;the diagonal brace element at the middle position of face panels is most sensitive to wind loading.The internal force response of the vertical prop element near windward side of face panels is larger relatively,the internal force response of the lateral beam element at the middle position of face panels is the largest;under different billboard arrangements,the gust response factor differences of all kinds of elements are not more than 0.1 ,under the same billboard arrangement,theirmaximum difference is 0.3;a conservative gust response factor of 1 .6 is suggested to calculate the equivalent static wind loads of billboards on high-rise building roof.【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2017(036)003【总页数】7页(P32-37,50)【关键词】高层建筑屋顶广告牌;风洞试验;风荷载特性;风致响应;阵风响应因子【作者】韩志惠;陆文强;顾明;谢壮宁【作者单位】上海市气象科学研究所,上海 200030; 同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海 200092;同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海200092;同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海 200092;华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室,广州 510640【正文语种】中文【中图分类】TU312.1高层建筑屋顶广告牌作为附属式广告设施的主要形式之一,在向公众传递信息的同时,也带来了诸多安全隐患。
广州塔科普项目解说广州新电视塔结构健康监测系统解说稿广州新电视塔结构健康监测系统1.1.1健康监测系统简介电视塔在建成以后,由于受到气候、腐蚀、材料性能退化等因素影响,以及长期在静载和活载的作用下易于受到损坏,相应地其强度和刚度也会随时间的增加而降低。
在结构运营使用过程中,地震、台风等突发灾害对结构的影响和损害都很大,为了保证结构的安全性和使用功能,同时在灾后对结构进行安全性评估和必要的维护工作,就需要对结构进行健康监测。
健康监测系统的组成部分及运作流程广州电视塔的结构健康监测系统分为施工阶段监测和运营阶段监测两个阶段,整套系统由六个部分组成,传感器系统(SS)它用于监测广州新电视塔施工和运营阶段的的结构响应、荷载及工作环境数据采集与传输系统(DATS)该系统用于采集传感器信号并传输给数据处理与控制系统数据处理与控制系统(DPCS)它的作用在于控制数据的采集,传输,显示,分析及归档结构健康评估系统(SHES)结构健康评价系统是一个高性能计算机系统,是整个系统的核心。
它主要用于执行监测数据分析、结构状态评价及诊断与预测分析。
结构健康数据管理系统(DMS)结构健康数据管理系统由一个高性能计算机系统和一个关系数据系统组成,主要用于存取监测数据及分析结果。
除了以上五大系统,还有一个为前面五大系统提供服务和支持的检查与养护系统(IMS)。
该系统具有为前面的五大系统进行检查,标定,维护和升级的作用。
运作流程:在广州新电视塔上布置了大量的传感器,用于测量结构物理参数及周围环境。
传感器采集到的数据通过数据采集与传输系统传输到数据处理与控制系统,数据处理与控制系统将对采集到的数据进行预处理和数据筛选。
结构健康评价系统对预处理后的数据进行分析,进而对结构健康状态做出评价,并及时发现结构安全隐患,提出相应的维护方案。
广州新电视塔在0.00米至578.00米之间共选取了16个高程作为监测层,并在上面布置了多种传感器,包括:(由于涉及版权问题,传感器型号需在动画中隐去)22个加速度传感器加速度传感器安装于核心筒处,其功能在于通过测量结构加速度进而了解结构的动力特性144个光纤应变计其中38个光纤应变计安装于核心筒,96个安装于外框筒钢结构处。
关于“超高层建筑结构风效应的关键技术研究及其应用”项目申请2019年高等学校科学技术进步奖的公示材料附件1:项目简介项目名称超高层建筑结构风效应的关键技术研究及其应用推荐单位华南理工大学主要完成单位华南理工大学、广州大学、汕头大学项目简介本项目围绕超高层建筑风效应研究和抗风设计的重大理论和技术需求,在多项国家自然科学基金项目的支持下,针对超高层建筑风效应评估与风效应控制的关键理论和技术问题开展攻关,在超高层建筑结构风效应的现场实测研究、超高层建筑风洞试验与风振分析的新技术和新方法、群体超高层建筑的风干扰效应以及超高层建筑的风效应控制四个方面取得了创新性突破:1.建立了我国华南地区标志性超高层建筑风效应的远程多点同步实测基地,历时十余年,积累了大量台风风场和结构风致振动的第一手观测数据,验证了一些重大工程的前期风洞试验结果,提出了新的风场模型和结构动力参数识别方法,获得了一系列新结果并用于指导超高层建筑的抗风设计。
2.发展了超高层建筑风洞试验和风振分析的新技术、新方法。
通过大量工况的风场调试深入研究并发展了大气边界层风场被动模拟技术手段;提出了与完全二次型相关法(CQC)具有相同精度的大型复杂结构风振响应的快速算法——谐波激励法(HEM),并在此基础上提出了计算超高层建筑等效静风荷载的扩展荷载响应相关法(ELRC);发明了高频底座测力天平(HFFB)的动力校准方法,在此基础上建立了基于HFFB技术的超高层建筑三维耦合振动响应和等效静风荷载计算方法。
3.开展了迄今为止国际上规模最大的群体超高层建筑风干扰效应风洞试验研究。
首次开展了对三个建筑物间风干扰效应的系统性研究,提出描述建筑物间干扰效应分布规律的有效定量表示方法,深入研究两栋和三栋超高层建筑间的风致荷载、风致舒适性、建筑表面风压的变化规律。
提出了一些可供实际工程应用的建议条款,被国家及广东省建筑结构荷载规范所引用。
4.从超高层建筑的气动抗风方法和结构抗风优化设计两方面出发,深入研究了超高层建筑风效应的控制技术。
高耸结构设计若干问题分析摘要:高耸结构受到力的影响较大,尤其受到风载荷影响较大,在结构设计的过程中应针对影响结构稳定性的因素进行合理的调整。
本文就高耸结构设计若干问题进行合理的分析。
以某高耸建筑为案例进行分析,对结构体系的设计和计算进行计算,并对其抗风设计践行探讨。
旨在提高整体建筑设计水平,并为相关的建筑工作人员提供有益参考。
关键词:高耸结构;结构体系;抗风设计引言:近年来随着建筑行业的发展以及城市化的不断加强,具有一定观赏作用的高耸建筑也越来越多,高耸建筑的高度越高、外形越细长,其稳定性受到的影响越大。
因此,在对此类型建筑进行设计时,应充分的对相关的影响因素进行控制和设计,使其安全性更高,同时能够兼顾实用性和经济性等综合形式,提高高耸建筑的实际质量。
1高耸结构高耸结构在设计和建造的过程中,其高度较高,同时横截面面积相对较小,在高度到达一定程度后受风荷载影响较大。
因此,在设计的过程中需对水平荷载进行细致考量,提高对风荷载的抵抗效果,进而确保整体建筑的稳定性。
高耸结构在古代的作用一般用作纪念,在现代化的建筑中,其意义更加丰富,目前更多的是作为电视等信号塔或者观光类的塔类建筑。
在材料的应用上,一般选择具有较强硬度的钢筋混凝体等进行搭建,提高整体建筑的抵抗性和稳定性。
目前高耸建筑的常用结构形式为塔式结构和桅式结构,在设计的过程中,可以根据实际的应用需求进行混合设计,提高整体的安全性[1]。
高耸结构在建筑的设计中受到一定的荷载,其中包括塔身自重和内部设备等的重量,以及对风和地震作用产生的载荷,其中受到风荷载影响最大,在进行设计时,应对风压值、体型系数和风振系数等进行调查和计算,进而获得更加准确的数值,使设计更加符合实际需求[2]。
在对高耸建筑进行设计的过程中,应符合相关的建筑设计标准要求。
高耸建筑由于整体较高,因此必然会受到更多因素的影响,其难度也在不断的较大,在实际的建筑过程中,应对结构设计中产生的若干问题进行深度的思考和分析,并给出科学合理的回答,进而提升整体的效果。
附件1: 2024年“构力杯”第十七届全国大学生结构竞赛赛题《考虑水平振动的高耸塔式结构设计与模型制作》1.命题背景高耸塔式结构是建筑结构的重要类型,在电视塔、发电塔、观光塔中应用广泛。
由于其高耸入天,独树一帜,往往成为各地的一道亮丽景观。
随着我国经济高速发展,各个城市都兴建了地标性的塔式建筑,一方面满足功能需求,另一方面也丰富了城市面貌,显示了我国高超精湛的建筑技术和大国工匠精神。
广州塔(图1)外形奇特华美,纤细的塔身给人一种独特的视觉观感,是广东乃至华南地区的地标建筑之一。
其位于我国沿海地区,高耸的结构给抗风以及抗震带来极大的挑战。
由于在设计中充分考虑了各种不利工况,采用主被动联合控制阻尼器,控制结构的侧向位移和加速度,广州塔在面对2018年台风“山竹”时,依然能安全矗立。
除了预期荷载外,结构还可有一定的改进考虑突发的偶然荷载。
在2021年发生的深圳赛格大厦振动,更是引起了人们对结构风振控制的重视。
本次赛题以高耸塔式结构为基本单元,要求参赛者针对水平荷载、竖向荷载及水平振动复杂工况对其进行受力分析、结构设计、模型制作及加载试验。
图1 广州塔2.结构要求2.1 结构概述本竞赛需设计并制作一个塔式结构模型,结构形式不限。
如图2所示,加载前需要将指定质量的砝码固定在塔顶,结构底部固定在振动台上。
通过放置不同质量的砝码和施加不同的激励振动来实现不同工况下的结构受力。
参赛队员可在塔身设置附加质量块实现减振效果。
图2 模型及加载装置示意图2.2模型尺寸要求塔身内部给出圆柱体内规避区,外部给出圆柱外规避界限,如图3所示。
具体要求如下:(1)塔顶要求:塔顶需为水平面,平面标高为H,可以通过热熔胶可靠粘贴顶部砝码盘并放置顶部砝码,安装后的顶部砝码盘底面标高须与结构顶面要求高度H一致,以确保位移计能够可靠读数。
模型制作时间内,参赛队员应将顶部砝码盘固定位置外边界及朝向等用红色中性笔标志在模型顶部平面,顶部砝码盘中心点的平面投影须与模型底板中心点重合。
大型户外独立柱广告牌风致响应及风振系数分析韩志惠;顾明【摘要】基于刚性模型测压风洞试验数据,分析了双面式及三面式独立柱广告牌的风荷载特性,并采用时程分析法对其风振特性进行了研究。
结果显示:双面式广告牌的合风力系数平均值和脉动值在0°~15°风向角下分别达到最大值1.46和0.17,而三面式广告牌则在0°风向角下达到最大值1.45和0.16;两者的扭矩系数平均值分别在52.5°、30°风向角达到最大值;双面式广告牌的节点位移响应共振能量由垂直于面板方向的弯曲振型提供,而三面式广告牌的节点位移响应共振能量由平行于面板组成三角形的中线和垂直于中线的弯曲振型提供;两者的钢管梁扭转角响应的共振能量都由扭转振型提供;双面式、三面式广告牌弯曲振动最不利工况为0°风向角,风振系数分别为1.51、1.59;扭转振动最不利工况分别为52.5°风向角、30°风向角,风振系数分别为1.63、2.65。
%Based on rigid model wind tunnel tests,the wind load characteristics of double-side and three-side single column-supported billboards were analyzed,and their wind-induced vibration characteristics were studied using the time history analysis method.The results showed that the mean and fluctuating total wind loading coefficients for a double-side billboard have the maximum values of 1.46 and 0.17 under 0°~15°wind direction angle,while those of a three-side billboard have the maximum values of 1.45 and 0.16 under 0°wind direction angle;their mean torgue coefficient reaches the maximum value under 52.5°and 30°wind direction angles,respectively;the resonance energy of node displacement for a double-side billboard is provided by the bending mode perpendicular to the panels,while that for athree-side billboard is provided by the bending modes perpendicular to and parallel to the center line of the triangle composed with panels;the resonance energy of beam torsion angle for two billboards is provided by torsional modes;the most unfavorable condition for bending vibration of two billboards is 0°wind direction angle,and the wind vibration coefficients are 1.51 and 1.59,respectively;while the most unfavorable conditions for torsional vibration of two billboards are 52.5°and 30°wind direction angles the wind vibration coefficient are 1.63 and 2.65,respectively.【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2015(000)019【总页数】7页(P131-137)【关键词】独立柱广告牌;风洞试验;风荷载特性;风致响应【作者】韩志惠;顾明【作者单位】上海市气象科学研究所,上海 200030; 同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海 200092;同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海200092【正文语种】中文【中图分类】TU312.1Key words:single column-supported billboard; wind tunnel test; wind load characteristic; wind-induced response户外独立柱广告牌是广告载体的重要组成部分,其结构设计的安全性直接影响着社会活动的方方面面。
风荷载作用下的建筑结构设计风荷载是影响建筑结构设计的重要因素之一,特别是在高层建筑和超高层建筑中,风荷载的影响尤为显著。
合理的风荷载设计不仅能够提高建筑物的安全性和舒适性,还能延长建筑物的使用寿命。
本文将探讨风荷载作用下的建筑结构设计原则、方法及其在实际工程中的应用。
首先,风荷载的计算是风荷载设计的基础。
风荷载的大小和分布受到多种因素的影响,包括风速、风向、建筑物的形状和高度等。
常见的风荷载计算方法包括静力风荷载计算和动力风荷载计算。
静力风荷载计算通过简化假设,将风荷载视为均匀分布在建筑物表面的静力荷载,适用于风速变化不大的低层建筑和中层建筑。
动力风荷载计算则考虑了风速的时变特性和建筑物的动力响应,适用于高层建筑和超高层建筑。
动力风荷载计算常采用风洞实验和计算流体动力学(CFD)模拟,通过模型实验和数值模拟,分析风荷载的时变特性和分布规律,为结构设计提供准确的风荷载数据。
在建筑结构设计中,为了抵抗风荷载,常采用多种结构体系和加固措施。
框架结构、剪力墙结构和框架-剪力墙结构是常见的抗风结构体系。
框架结构通过梁柱的刚性连接,提高结构的整体刚度和抗风性能;剪力墙结构通过设置垂直于框架的剪力墙,提高结构的侧向刚度和稳定性;框架-剪力墙结构结合了框架和剪力墙的优点,通过框架提供灵活性和变形能力,通过剪力墙提供刚度和承载力,适用于中高层建筑。
此外,风振控制技术也是高层建筑抗风设计的重要手段。
风振控制技术通过减少风荷载的作用和改善结构的动力响应,提高建筑物的抗风性能。
常见的风振控制技术包括质量阻尼器(TMD)、主动控制和被动控制等。
质量阻尼器通过在建筑物顶部设置附加质量块和阻尼装置,吸收和耗散风振能量,减小结构的振动和变形。
例如,上海中心大厦和台北101大楼都采用了质量阻尼器技术,有效提高了建筑物的抗风性能。
在实际应用中,风荷载设计已经在多个高层建筑和超高层建筑项目中取得了显著成效。
例如,迪拜的哈利法塔通过采用风洞实验和CFD模拟,优化了建筑物的形状和结构布局,有效减小了风荷载的影响,成为世界上最高的建筑之一;纽约的世贸中心一号大楼通过采用框架-剪力墙结构和质量阻尼器技术,提高了建筑物的抗风性能和舒适性,成为现代高层建筑的典范。