工程力学

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结构基频对冷却塔风振效应的影响

  

  1. 1. 郑州大学土木工程学院,郑州 450001; 2. 同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海 200092
  • 收稿日期:2018-01-08 修回日期:2018-07-24 发布日期:2019-02-20
  • 通讯作者: *张军锋(1983―),男,河南平顶山人,博士生,从事结构和桥梁抗风研究(E-mail:brilliantshine@163.com); E-mail:brilliantshine@163.com
  • 作者简介:葛耀君(1958―),男,上海人,教授,博士,博导,从事结构和桥梁抗风研究(E-mail: yaojunge@tongji.edu.cn); 赵 林(1974―),男,黑龙江省牡丹江人,讲师,博士,从事结构和桥梁抗风研究(E-mail: zhaolin@tongji.edu.cn);
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(51508523)资助

Influences of the fundamental frequency on the wind dynamic effects of a hyperbolic cooling tower

  1. 1. School of Civil Engineering, Zhengzhou University, Zhengzhou 450001, China;
    2. State Key Laboratory for Disaster Reduction in Civil Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China
  • Received:2018-01-08 Revised:2018-07-24 Published:2019-02-20
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摘要: 为明确结构基频f0 对冷却塔风振效应的影响,以某大型冷却塔为例,在风振响应时程计算和风振效应特征
分析的基础上,通过调整材料弹性模量E 实现对f0 的改变,以单独分析f0 对风振效应尤其是共振分量σR 的影响,
并阐述了该方法的优点。结果表明,根据共振与背景分量σR、σB 在时域内的分离方法,不管f0 如何变化,σR 与σB
之间的耦合分量始终可以忽略。各响应σR 随f0 的降低而增加,并在f0 小于0.7Hz 以后急剧增加,但因σB 在总脉
动响应σT 中贡献较高,故σT 和阵风响应因子GRF 仅在f0 小于0.5Hz 以后才有较明显的增加。各响应σR 随f0 的
降低而增加的原因在于风谱能量随频率的降低而增加,且结构f0 越小其共振参与模态越多。为方便评价共振响应
σR 随f0 的变化,提出参数RP=(1/f0×(1/f0-1/2))综合考虑以上两种因素作为σR 的评价指标,且各响应的σR 与RP 均
呈线性变化。

关键词: 冷却塔, 风振效应, 结构基频, 共振分量, 阵风响应因子。

Abstract: Studies were initiated for clear interpretation of the influence of the fundamental frequency, f0, on the
wind dynamic effects of hyperbolic cooling towers (HCTs). Based on the preceding wind dynamic calculation in
time domain and the features of dynamic effects, a new method was proposed to adjust f0 and brought into the
following operation. In this new method, the material elastic modulus E was changed to get different f0’s and
corresponding wind dynamic effects, especially the resonance component, σR. The advantages of this method are
also presented. The results show that the coupling effect between the resonance and background components, σR
and σB, obtained in time domain is negligible no matter what value the f0 takes. σR increases with the decrease of f0,
especially when f0 is less than 0.7Hz. However, the total gust response, σT, increases more slowly with the
decrease of f0 because the significant contribution of σB and σB does not change with f0. Therefore, σT shows quick
increase only if f0 is less than 0.5Hz. There are two reasons for the increase of σR when f0 decreases: (1) the wind spectrum increases with the decrease of frequency and (2) more resonant modes would be excited. A parameter
RP=(1/f0×(1/f0-1/2)), which could cover the above two reasons, was proposed for convenient evaluation of σR. A
linear relationship is found between σR of all responses and the parameter RP.

Key words: cooling towers, wind dynamic effects, fundamental frequency, resonance component, gust response
factor.

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2018年11月15日