高壓輸電塔風荷載及風效應研究內(nèi)容簡介

本文將典型高壓輸電塔分為塔頭、塔身和塔腿三部分，應用高頻天平測力風洞試驗技術(shù)，分別研究了塔頭、塔身結(jié)構(gòu)風荷載特性及作用機理。根據(jù)試驗結(jié)果建立了結(jié)構(gòu)風荷載的解析模型，計算了輸電塔的風致響應，分析了結(jié)構(gòu)阻尼比、模態(tài)數(shù)目等參數(shù)對響應的影響。采用廣義陣風因子法給出了輸電塔等效靜力風荷載計算方法，對比了不同規(guī)范給出的等效靜力風荷載，所得結(jié)論對完善我國輸電塔風荷載規(guī)范條文有參考價值。

前言

第1章 緒論

1.1 輸電塔線體系風振響應研究綜述

1.1.1 研究意義

1.1.2 輸電塔線體系風振響應研究進展

1.2 國內(nèi)外輸電線系統(tǒng)風荷載規(guī)范概述

1.2.1 國際電工委員會輸電線設計標準[IEC60826(2003)]

1.2.2 歐洲(英國)規(guī)范(BSEN1993—3—1：2006，BSEN1991—1—4：2005)

1.2.3 ASCE標準(No.74，2009)

1.2.4 中國規(guī)范(GB50545—2010)

1.3 存在的問題和不足

1.4 研究內(nèi)容

第2章 格構(gòu)式輸電塔片段剛性模型測力風洞試驗

2.1 引言

2.2 片段剛性模型高頻動態(tài)天平測力風洞試驗概要

2.2.1 高頻動態(tài)天平試驗原理簡介

2.2.2 風洞簡介

2.2.3 數(shù)據(jù)處理

2.3 輸電塔頭、塔身風力特征

2.3.1 風力系數(shù)

2.3.2 基底剪力、扭矩功率譜密度

2.3.3 基底剪力、扭矩的相干性

2.3.4 風荷載作用機理試分析

2.3.5 靜動力折算高度

2.4 本章小結(jié)

第3章 格構(gòu)式輸電塔外加風荷載簡化數(shù)學模型

3.1 引言

3.2 最小二乘法基本原理

3.3 風力系數(shù)擬合

3.3.1 多項式階次的選取

3.3.2 平均風力系數(shù)擬合公式

3.3.3 脈動風力系數(shù)擬合公式

3.4 功率譜擬合

3.4.1 順風向基底剪力功率譜密度

3.4.2 橫風向基底剪力和基底扭矩功率譜密度

3.4.3 功率譜曲線擬合誤差 3.5 本章小結(jié)

第4章 輸電塔風致響應及參數(shù)分析

4.1 引言

4.2 格構(gòu)式輸電塔風致響應計算方法

4.2.1 氣動力的確定 4.2.2 時程分析方法

4.2.3 平穩(wěn)激勵下線性系統(tǒng)隨機振動的模態(tài)疊加法

4.2.4 格構(gòu)式輸電塔風致響應分析計算流程圖

4.3 輸電塔風振響應計算

4.3.1 結(jié)構(gòu)風振響應計算參數(shù)的選取

4.3.2 有限元模型的建立荷載輸入點的選取

4.3.3 結(jié)構(gòu)模態(tài)分析

4.3.4 風振響應時、頻域結(jié)果比較

4.3.5 輸電塔響應隨風向變化

4.3.6 結(jié)構(gòu)響應的功率譜特性

4.4 輸電塔風振響應的參數(shù)分析

4.4.1 結(jié)構(gòu)阻尼比

4.4.2 參振模態(tài)的數(shù)目

4.4.3 模態(tài)交叉項 4.5 酒杯型塔與鼓型塔響應比較

4.6 輸電塔簡化計算模型

4.6.1 簡化模型的建立

4.6.2 響應比較

4.6.3 誤差及簡化方法適用范圍分析

4.6.4 氣動阻尼

4.7 本章小結(jié)

第5章 輸電塔等效靜力風荷載及規(guī)范比較

5.1 引言

5.2 等效靜力風荷載簡介

5.3 結(jié)構(gòu)風致響應及等效靜力風荷載

5.3.1 風致響應

5.3.2 等效靜力風荷載

5.4 輸電塔風荷載規(guī)范及試驗比較

5.4.1 基本風速

5.4.2 風力系數(shù)(focecoefficient)

5.4.3 陣風荷載因子

5.4.4 荷載因子(荷載系數(shù) )

5.4.5 等效靜力風荷載計算流程

5.4.6 500kV典型輸電塔等效風荷載及風振響應比較

5.5 本章小結(jié)

第6章 結(jié)論與展望

6.1 研究總結(jié)

6.1.1 格構(gòu)式輸電塔風荷載特性

6.1.2 典型輸電塔風致響應

6.1.3 風荷載模型及響應規(guī)范比較

6.2 研究展望參考文獻 2100433B

低矮建筑房屋高度低，風荷載易受到周圍建筑物的干擾效應影響，建筑物表面風壓分布與單體建筑物存在較大區(qū)別。本項目通過風洞實驗，并結(jié)合CFD數(shù)值模擬，針對工業(yè)園區(qū)低矮建筑群和處于城市中心區(qū)的低矮建筑物等兩大類典型建筑群開展干擾效應研究；針對平屋面低矮建筑群，系統(tǒng)研究了風向、間距等對2個相同低矮建筑物、1排3列、3排1列以及多排多列低矮建筑群的風荷載干擾效應影響規(guī)律，給出了屋面平均風壓和極值風壓系數(shù)的干擾因子變化規(guī)律，建筑群角部建筑物風荷載放大效應明顯，其建筑物屋面角部區(qū)域放大更為明顯，中心區(qū)域建筑物主要呈現(xiàn)遮擋效應；給出了不同建筑群布置下，建筑物之間流動模式的界限，阻力系數(shù)曲線在不同流動模式間距界限處出現(xiàn)跳躍性變化，建筑物表面風壓也呈現(xiàn)特殊分布形式；揭示了非均勻地形條件下單體建筑物和群體建筑物的風荷載變化規(guī)律，建筑物之間距離較近時干擾效應受非均勻地形影響比建筑物間距較大時的影響更為顯著；研究了高層建筑對低矮建筑物風荷載的影響規(guī)律，高層建筑物對低矮建筑物的風壓特性影響顯著，當?shù)桶ㄖ镂挥诟邔咏ㄖ镉L上游時，距離較近時出現(xiàn)明顯的正壓現(xiàn)象，當位于高層建筑物的迎風下游時，低矮建筑物表面負壓出現(xiàn)明顯的放大現(xiàn)象，且間距越近，高層建筑物高度越大時，影響越顯著。 2100433B

低矮房屋在風災中破壞所造成的損失超過總損失的半數(shù)，而其破壞往往是從表面圍護體系的破壞開始的，改善建筑物外形是解決低矮房屋抗風問題的最有效途徑。選擇我國東南沿海強臺風區(qū)具有我國地域和民族特征的的典型民居建筑，通過一系列的風洞模型試驗，系統(tǒng)研究其表面的風荷載分布特征，為荷載規(guī)范中相關(guān)條文的修訂提供參考；采用CFD數(shù)值模擬方法，對風洞試驗中應用的部分典型建筑風荷載進行計算并與之對比；在此基礎上，利用數(shù)值模擬方法方便變化參數(shù)的優(yōu)勢，深入分析各種屋檐構(gòu)造特征（女兒墻、挑檐和檐口形狀）對低矮房屋屋面風荷載的影響，提出有效的抗風措施；研究屋面關(guān)鍵部位（角部、邊緣和屋脊）的脈動壓力的非平穩(wěn)性以及分布特性，提出峰值壓力的合理估算方法。在上述研究的基礎上，深入認識低矮房屋的風荷載作用機理和破壞機理，提出適合我國的低矮房屋抗風設計方法，提高我國東南沿海強臺風區(qū)低矮房屋的抗風能力，顯著減輕風災損失。 2100433B