【定风向下结构风压分布规律及特性分析案例2800字】

定风向下结构风压分布规律及特性分析案例目录 1 1 2 2 3 3 4 4 5 6 7在大跨屋盖结构抗风设计理论的框架下，由于一些大跨屋盖结构外形特殊，风振系数等，进而无法获得结构表面的风荷载时程数据和风压分布形式(风压系数)。但这些数据可以通过风洞试验的同步测压得到，再通过数学处理得到风荷1.1工程概况跨长352m,屋顶最高点离地面46.44m。由于青岛北站主站房和站台雨棚结构具计相当困难，故需要通过刚性模型试验来确定其屋盖1.2模型风洞试验介绍(1)试验风洞XNJD-1风洞，位于西南交通大学峨眉校区，于1992年建成，是当时全国最大的工业风洞。具有两个试验段，第一段截面宽3.6m,高3m,试验可控制风速最低为0.5m/s,最高风速为22m/s;第二段截面宽1.4m,高2m,控制风速最低为1m/s,最高为45m/s。XNJD-1风洞内有准确性较高的数据采集工具，能够较为准确地模拟建筑物的真实风场情况。用Matlab进行试验数据处理，可以非高斯特性分析，非平稳特性分析等，计算峰值响应等，用途广泛。风洞可控制的风速在1.016.5m/s范围内，主要技术水平已处于世界前沿。该风洞试验段配有大气边界层模拟装置，低壁装有能360°旋转的转盘。(2)测量系统的要求，其在风洞中的阻塞率不得超过5%,这里将模型缩尺比设为1:300。由式(2-1)计算得到的阻塞率为3.7%,满足要求。3D打印制作完成。青岛北站模型安装在XNJD-1风洞中，如图2-3。1.1.3试验测点布置了15个测点，各测压点的位置如图2-4所示。1之345图2-4屋盖表面布点及分区示意图试验时，对青岛北站模型结构表面的15个测点采样，采样频率为256Hz,采样时间为60s。每间隔20°和45°设置一个试验风向，顺时针转动，共24个试验风向，试验风速为12m/s,每个风向角测两组数据，如图2-5。另外按照3°/s的转速顺时针转动模型，测得风向变化下青岛北站模型结构表面的风压。图2-5青岛北站实验风向示意图对风洞试验测得的结构风压数据进行处理的过程中，结构表面的压力值一般用风压系数表示，将获得的结构表面各典型测点的压力值由Matlab处理，得到式中，VH为模型前方来流未扰动区、相当于结构屋盖顶部高度处的平均风由式(2-2)得到平均风压系数和脉动风压系数，公式如下：1.3风荷载特性分析数时程，以0°风向角的试验数据为例，分析大跨屋盖结构上表面典型测点的风压系数时程，选取的测点号为：7、8、9、10、15,测点号见图2-4,风压系数时00图2-5e)测点15图2-50°风向角下各测点风压系数时程从大跨屋盖结构上表面典型测点的风压系数时程可以看出，结构上表面基本全为负压，即屋盖受到向上的吸力。处于迎风面屋盖挑檐拐点处的测点15出现较大的负压分布，负压系数极值达到-1.32,这说明迎风面屋盖挑檐拐点处有较大的涡旋和气流分离，同时，处于模型边缘的测点9在迎风面也出现较大的负压分布。模型中部测点8的风压系数仍以负压为主，但负压系数不大，因为来流对结构最高点处的干扰不大。模型靠后位置的测点7、10的风压系数虽然为负，但都比其它测点的风压系数较大。1.3.1平均风压系数由于模型结构对称，故选取屋盖结构的典型测点进行分析，对屋盖选取的测点的平均风压系数随风向角的变化曲线，如图2-6。一—测点7一—测点10-—测点12风向角图2-6典型测点的平均风压系数从图2-6可以分析得出如下结论：(1)屋盖上表面风压基本为负，且在屋盖挑檐拐点处的测点能达到负压极(2)测点8在0°风向角下达到负压极值-0.87,即判断测点8的最不利风向角为0°;测点10的最不利风向角为180°,平均风压系数达到负压极值-1.01;测点13的最不利风向角为80°,负压系数极值为-0.93。(3)考虑青岛北站大跨屋盖结构对称，且测点7和测点8刚好处于对称轴上，测点10靠近对称轴，从图3-1可以看出它们的风压系数随风向角的变化曲线基本关于180°对称。(4)屋盖中心测点8的风压系数随风向角变化的波动范围相比其它测点较小，而屋盖挑檐拐点处的测点12的风压系数随风向角变化的波动范围最大。测点7测点8测点10测点12测点13风向角图2-7典型测点的脉动风压系数从图2-7分析可知：(1)测点7的脉动风压系数先不断递减，再递增，再递减，最后递增，而测点7的平均风压系数先递增到递减，再递减到递增，与其脉动风压系数随风向角的变化规律相反，其它测点也是如此。(2)大跨屋盖结构表