高耸塔桅结构抗风设计研究
广州塔防震防风原理
广州塔防震防风原理
广州塔的防震防风原理主要有以下几点：
1. 阻尼器：广州塔顶部设有阻尼器，这是一种减少建筑物因风或地震引起的振动的装置。
阻尼器能够吸收和分散能量，从而减少建筑物的晃动幅度，保护建筑物免受破坏。
2. 镂空外形设计：广州塔的镂空外形设计不仅美观，而且具有防风抗震的功能。
镂空设计使建筑物在受到风力作用时，空气能够流过建筑表面，减少风阻，从而降低风力对建筑物的影响。
3. 结构柔性设计：高层建筑在设计时会考虑到结构柔性，即建筑物具有一定的变形能力。
这种设计可以在地震或强风作用下，通过建筑物的变形来消耗能量，减少振动幅度，从而保护建筑物免受破坏。
4. 结构体系优化：广州塔在结构设计上采用了多种优化措施，如采用钢筋混凝土核心筒和钢结构外框的组合结构，提高了建筑物的整体刚度和稳定性。
同时，还通过合理的结构布置和连接方式，减少了建筑物的振动传递和应力集中。
综上所述，广州塔的防震防风原理主要是通过阻尼器、
镂空外形设计、结构柔性设计和结构体系优化等多种措施来实现的。
这些措施共同增强了建筑物的抗风抗震能力，保证了建筑物的安全和稳定。
机械工程中风力发电机组的塔筒结构设计
机械工程中风力发电机组的塔筒结构设计风力发电机组作为一种清洁能源的发电装置，具有环保、可再生的特点，越来越受到人们的关注和重视。
而其中的重要组成部分之一，就是塔筒结构的设计。
塔筒作为支撑发电机组的重要构件，其结构设计直接关系到风力发电机组的安全性、稳定性和寿命。
本文将就机械工程中风力发电机组的塔筒结构设计进行分析和探讨。
首先，塔筒结构的设计需要考虑到塔筒的高度、直径和材料选择。
塔筒高度的确定需要综合考虑多方面因素，比如风力资源的利用情况、机组型号和负荷要求等。
一般来说，风力资源丰富的地区可以选择较高的塔筒，以提高风能利用效率。
而机组型号和负荷要求则决定了塔筒的承载能力，需要根据实际情况进行计算和分析。
其次，对于塔筒的直径设计也是非常重要的。
塔筒直径的选择直接影响到机组的内部结构布置和维护空间。
在确定直径时，需要考虑到塔筒的强度、刚度和其他结构要求。
一般来说，直径较大的塔筒可以增加其承载能力，但同时也会增加负荷和成本。
因此，在设计中需要进行综合分析，找到直径和成本之间的平衡点。
另外，塔筒的材料选择对其结构设计同样至关重要。
塔筒一般需要具备较高的强度和刚度，以保证其在风力作用下的安全性和稳定性。
常见的材料包括碳钢、合金钢和钢筋混凝土等。
需要根据实际需求和经济因素进行选择。
同时，为了提高塔筒的防腐性能和使用寿命，还可以采用防腐涂层等措施。
在塔筒结构的设计中，还需要考虑到风向、风速等外部环境因素的影响。
塔筒一般需要能够抵御较大的风载荷和地震力，并能够保持稳定性。
因此，在设计中需要进行风洞试验和结构计算，以确定塔筒的稳定性和安全性。
同时，还需要考虑到塔筒在不同风向下的受力情况，以保证其整体的稳定性。
此外，塔筒结构的设计还需兼顾制造、运输和安装等方面的要求。
塔筒一般是在工厂内进行制造，并以分段的形式进行运输和安装。
在设计中，需要考虑到分段装配的准确性和工艺性，使得整个塔筒能够按照计划进行制造、运输和安装。
同时，还需要考虑到对环境的影响，例如塔筒的拆解和废弃处理等问题。
高压输电铁塔塔身背风面风荷载遮挡效应研究
高压输电铁塔塔身背风面风荷载遮挡效应研究引言：高压输电铁塔是电力系统中不可或缺的重要组成部分，其承载着电力输送的重任。
然而，在高空中，铁塔所受到的风荷载是非常大的，这对于铁塔的稳定性和安全性都有着极大的影响。
因此，研究高压输电铁塔塔身背风面风荷载遮挡效应，对于提高铁塔的稳定性和安全性具有重要的意义。
一、高压输电铁塔背风面风荷载的特点高压输电铁塔在高空中所受到的风荷载是非常大的，而铁塔的背风面所受到的风荷载更是巨大。
这是因为在背风面，风速更快，风向更稳定，风荷载更加集中。
因此，研究高压输电铁塔背风面风荷载的特点，对于提高铁塔的稳定性和安全性具有重要的意义。
二、高压输电铁塔塔身背风面风荷载遮挡效应的研究现状目前，国内外学者对于高压输电铁塔塔身背风面风荷载遮挡效应的研究已经取得了一定的进展。
其中，国内学者主要采用数值模拟和实验研究相结合的方法，通过对不同形状、不同高度、不同风速下的铁塔进行模拟和实验研究，探究铁塔背风面风荷载遮挡效应的规律。
而国外学者则主要采用数值模拟的方法，通过对不同形状、不同高度、不同风速下的铁塔进行模拟研究，探究铁塔背风面风荷载遮挡效应的规律。
三、高压输电铁塔塔身背风面风荷载遮挡效应的影响因素高压输电铁塔塔身背风面风荷载遮挡效应的影响因素主要包括铁塔的形状、高度、风速、风向等因素。
其中，铁塔的形状和高度是影响铁塔背风面风荷载遮挡效应的主要因素。
在相同的风速和风向下，不同形状和不同高度的铁塔所受到的背风面风荷载是不同的。
因此，在设计高压输电铁塔时，需要考虑铁塔的形状和高度对于背风面风荷载遮挡效应的影响。
四、高压输电铁塔塔身背风面风荷载遮挡效应的优化措施为了减小高压输电铁塔塔身背风面风荷载遮挡效应，提高铁塔的稳定性和安全性，可以采取以下优化措施：一是采用合理的铁塔形状和高度，减小背风面风荷载的集中程度；二是在铁塔背风面设置遮挡物，减小背风面风荷载的影响；三是采用新型材料和新型结构设计，提高铁塔的抗风能力。
沿海强台风地区输电塔线体系抗风性能评估研究
沿海强台风地区输电塔线体系抗风性能评估研究
近年来，沿海地区频繁受到强台风的袭击，台风带来的强风和风暴潮往往对输电塔线体系造成严重影响，导致供电中断和电力设备损坏。
因此，评估输电塔线体系的抗风性能对于确保电力供应的可靠性和稳定性具有重要意义。
本研究旨在通过对沿海强台风地区的输电塔线体系进行抗风性能评估，为电力系统的规划和设计提供参考依据。
研究采用实地调查和数值模拟相结合的方法，对不同类型的输电塔线体系在强台风条件下的抗风性能进行了综合评估。
首先，研究团队对沿海地区的输电塔线体系进行了详细的实地调查。
调查内容包括输电塔的材料、结构形式、基础设计等方面的信息收集，以及环境条件、地质特征等因素的考察。
通过实地调查，研究团队获取了大量的实测数据，为后续的数值模拟提供了基础。
接着，研究团队采用数值模拟的方法，对不同类型的输电塔线体系在强台风条件下的抗风性能进行了模拟分析。
在数值模拟中，考虑了强台风的风速、风向、风荷载等因素，并结合实测数据对模型进行了验证。
通过模拟分析，研究团队评估了不同类型输电塔线体系在强台风条件下的破坏机理、破坏形态以及破坏临界条件等指标。
最后，研究团队根据实地调查和数值模拟的结果，对输电塔线体系的抗风性能进行了综合评估。
评估指标包括抗风能力、稳定性、可靠性等方面的指标，以及对不同类型输电塔线体系的优化建议。
综上所述，本研究通过实地调查和数值模拟相结合的方法，对沿海强台风地区的输电塔线体系进行了抗风性能评估。
研究结果可为电力系统的规划和设计提供科学依据，提高输电塔线体系的抗风能力，确保电力供应的可靠性和稳定性。
塔桅钢结构设计常用专业书籍、资料
一、风荷载1、工程结构风荷载理论和抗风计算手册，张相庭，同济大学出版社，19902、风对结构的作用—风工程导论，埃米尔.希缪等，同济大学出版社，19923、工程抗风设计计算手册，张相庭，同济大学出版社，19984、结构抗风分析原理及应用，黄本才，同济大学出版社，2001二、钢结构理论1、钢结构稳定设计指南，陈绍蕃，中国建筑工业出版社，19962、钢结构设计原理，陈绍蕃，科学出版社，19983、钢结构稳定理论与设计，陈骥，科学出版社，2001三、塔桅结构设计1、塔桅钢结构设计，北京工业建筑设计院，中国建筑工业出版社，1972 (非常经典)2、塔桅钢结构设计参考资料，建研院标准设计所，1975 (内部资料，非常经典)3、高压送电线路设计手册，东北电力院，中国电力出版社，20034、电信工程设计技术手册(天线和馈电线)，邮电部北京设计所，人民邮电出版社，19845、广播电视技术手册(工程设计技术)，广电部设计院，国防工业出版社，19896、高耸结构设计手册，王肇民，中国建筑工业出版社，1995四、塔桅结构理论1、无线电塔桅钢结构，俞载道，上海科技卫生出版社，19582、塔桅结构，王肇民，同济大学出版社，19893、高层建筑和高耸结构的风振控制设计，瞿伟廉，武汉测绘大学出版社，19915、高耸结构振动控制，王肇民，同济大学出版社，19976、塔桅结构，王肇民，科学出版社，2001五、规范类1、高耸结构设计规范，国家标准2、110~500KV架空送电线路设计技术规程，电力标准3、架空送电线路杆塔结构设计技术规定，电力标准4、钢塔桅结构设计规程，广电标准六、其他1、钢结构设计手册(第二版)，罗邦富,魏明钟,沈祖炎,陈明辉，中国建筑工业出版社，19892、钢结构连接节点设计手册，李和华，中国建筑工业出版社，19923、建筑结构设计施工图集—钢结构，喻立安,陶龙孙等，中国建筑工业出版社，19954、建筑构造资料集(下册)，中国建筑工业出版社，19905、建筑结构静力计算手册，中国建筑工业出版社，19986、建筑五金手册其中：送电线路结构主要工作就是设计杆塔和基础。
风电塔筒受力模型分析研究毕业设计论文
风电塔筒受力模型分析研究毕业设计论文风电塔筒是风力发电机组的重要组成部分，其主要功能是承担风力发电机组的重量以及风力荷载的作用，稳定地支撑风力发电机组运行。
因此，风电塔筒的受力性能分析研究对于风力发电机组的设计和运行具有重要意义。
本文将对风电塔筒的受力模型进行分析研究，通过建立合理的受力模型，深入探讨风电塔筒在不同工况下的受力情况，为风力发电机组的设计和运行提供理论依据。
首先，本文将对风电塔筒的结构进行简要介绍。
风电塔筒一般采用钢材制造，具有圆柱形状，由多个环形钢板焊接而成。
风电塔筒的底部通常通过预埋基础与地面连接，顶部则连接风力发电机组的机舱。
风电塔筒的高度和直径通常根据具体的风电场设计要求确定。
其次，本文将建立风电塔筒的受力模型。
风电塔筒主要受到以下几种力的作用：重力载荷、风荷载、地震载荷等。
重力载荷是由风力发电机组以及风电塔筒自身的重量引起的。
风荷载是由风力作用在风电塔筒表面引起的，其大小与风速、风向以及塔筒表面积等因素有关。
地震载荷是由地震震动引起的，其大小与地震震级、地震波传播路径等因素有关。
建立合理的受力模型是分析风电塔筒受力性能的基础。
然后，本文将分析风电塔筒在不同工况下的受力情况。
首先分析重力载荷的作用，以确定风电塔筒的自重和上部负载对其受力性能的影响。
然后分析风荷载的作用，通过建立风荷载模型，探讨风力速度、风向等因素对风电塔筒受力的影响。
最后分析地震载荷的作用，通过建立地震载荷模型，研究地震波传播路径、地震震级等因素对风电塔筒受力性能的影响。
最后，本文将对风电塔筒的受力模拟结果进行分析讨论，并提出相应的设计和改进建议。
通过对受力模型的研究，可以对风电塔筒的结构进行优化设计，提高其受力性能和稳定性，从而保证风力发电机组的安全运行。
综上所述，本文将通过对风电塔筒的受力模型进行分析研究，深入探讨其在不同工况下的受力情况，为风力发电机组的设计和运行提供理论依据。
同时，本文还将对受力模拟结果进行分析讨论，并提出相应的设计和改进建议，以进一步提高风电塔筒的受力性能和稳定性。
高层建筑风效应及风振控制分析
高层建筑风效应及风振控制分析摘要：科技的发展与应用，使高层建筑被普遍应用，在设计高层建筑的时候，需要注意风效应对其的影响。
既要满足居住需求，又要满足减少振动的要求，一般高层建筑风振控制有耗能减振系统、吸振减振系统、锚索控制、主动控制与混合控制系统等。
关键词：高层建筑；风效应；风振控制随着经济的飞速发展与科学技术的广泛应用，高强度材料在高层建筑行业被普遍应用，使高层建筑与高耸结构不断出现，为建筑行业带来新的革命，也为城市居民生产生活带来了新形式。
高层建筑师在设计过程中，注意力多集中于建筑的平面功能布置、外观合理与空间的有效利用上，很少考虑到高层建筑间气流的影响问题。
如果高层建筑群之间的布局不合理，会为业主带来极大的不便。
高层建筑的主要荷载为水平风荷载，相比于地震等振动作用，风力作用频繁且持续时间长，影响力要大得多，为防止高层建筑在风力作用下出现倒塌、结构开裂等问题，必然要对高层建筑的风效应及风振控制进行合理的分析，使高层建筑结构抗风设计满足实际生活使用需求、安全需求、舒适度需求等。
一、高层建筑风效应的数值分析以高层建筑小区风效应进行分析，常见高层建筑小区的布局有三种形式：行列式、错列式和周边式，针对这三种布局的高层建筑，利用计算机进行模拟数值分析，得出高层建筑群内气流流动速度，并分析其影响度。
数据举例：行列式为4排每排4栋，共计16栋；错列式为五排交错排列，共计18栋；周边式为4排，呈口字形排列，共计12栋。
行列式错列式周边式拟定风向为正北和正西北两种，风速5m/s。
按人在1.8米位置进行计算。
其数值结果对比分析如下：（一）正北风向时：行列式第三、四排的风速达最高；错列式在第一、二列的第四排侧；周边式在第一、三列第四排。
其涡流形式，除错列式中间位置出现涡流外，其他二种不出现或很少出现。
通过对风速的变化趋势进行对比发现：三种布局风速会沿建筑高速而增大，行列式排末高层的高速区可达5.8m/s；错列式高层高速区达7.7m/s；周边区则达6.8m/s。
建筑物抗风设计规范
建筑物抗风设计规范一、前言现代城市化的发展，给建筑物的抗风设计提出了更高的要求。
抗风设计规范是以保证建筑物在极端风力环境下的安全和稳定为目标的一系列规程和标准的总称。
本文将从建筑物抗风设计的概念、分类、规范要求等多个方面进行论述，以期提供相关领域的参考和借鉴。
二、概述建筑物抗风设计是指通过合理的结构配置、材料选择和风工程计算等手段，使建筑物在风环境中具备抵抗风荷载的能力。
根据建筑物的性质和风环境的特点，可以将抗风设计分为常规建筑物抗风设计和特殊建筑物抗风设计两大类。
常规建筑物抗风设计主要适用于多层住宅、办公楼、商业建筑等普通建筑物，而特殊建筑物抗风设计则主要用于高层建筑、桥梁、塔楼等风荷载较大、结构复杂的建筑物。
三、风荷载计算抗风设计的首要任务是进行风荷载的计算，从而确定建筑物需要承受的力，并结合结构的强度和稳定性要求进行合理的设计。
常用的风荷载计算方法有静力方法和动力方法。
静力方法是通过建立建筑物与风之间的静态平衡关系，计算风对建筑物所施加的静态压力。
而动力方法则是基于建筑物与风之间的动态相互作用关系，通过振动力学理论进行计算，得到动态风荷载。
四、结构配置设计合理的结构配置是确保建筑物具备较好抗风性能的重要环节之一。
在常规建筑物抗风设计中，常采用对称、中心重心、扁平等结构形式，以提高建筑物的整体稳定性。
而在特殊建筑物抗风设计中，需要根据具体的建筑形式和功能需求，采用适当的结构形式和抗风措施，如采用剪力墙、斜拉索、加固带等。
五、材料选择和施工工艺在抗风设计中，材料的选择和施工工艺也起到了重要的作用。
抗风建筑物需要选用具有良好强度和刚度，同时有一定延性和导向性能的材料，如钢结构、混凝土等。
同时，在施工过程中，需严格执行相关施工规范，保证结构的正确连接和固定。
六、风洞试验与模拟为了准确评估建筑物在实际风环境下的抗风能力，风洞试验和模拟是必要的手段。
通过在风洞中模拟真实的风荷载和风场条件，可以对比实测结果，验证设计的合理性，并进行必要的调整。
高层建筑的风振控制方法
高层建筑的风振控制方法随着现代建筑技术的快速发展，高层建筑在城市中的地位日益重要。
然而，高层建筑面临的风振问题也越来越突出。
风振是指风力作用下建筑物发生的摆振现象，严重的情况下甚至可能造成建筑物的结构破坏。
为了确保高层建筑安全稳定地运行，各种风振控制方法应运而生。
本文将介绍几种常见的高层建筑风振控制方法。
一、结构抗风设计在高层建筑的风振控制中，最常见和重要的方法就是通过结构设计增加建筑物的抗风能力。
结构抗风设计主要包括确定建筑物的基本参数、选取合适的结构形式以及采取适当的构造措施等。
例如，在设计中使用抗风性能较好的结构形式，如框架结构、剪力墙结构等；同时，在结构材料的选择上，考虑到其抗风性能，如使用高强度、轻质材料等，以提高整体抗风性能。
二、调节阻尼器调节阻尼器是一种通过调节结构阻尼系数来减小风振响应的装置。
它通过增加建筑物的阻尼，使得建筑物在受到风力作用时能够减少摆动幅度。
常见的调节阻尼器包括液体阻尼器、摆式阻尼器和粘滞阻尼器等。
这些阻尼器通过消耗结构的振动能量，起到稳定建筑的作用。
由于调节阻尼器的精细调整能力，使用调节阻尼器可以有效降低高层建筑的风振问题。
三、风洞试验模拟风洞试验模拟是高层建筑风振研究中常用的方法之一。
通过建立高层建筑的风洞模型，模拟真实风场中的风力对建筑物的作用，可以获取建筑物受风振影响的数据。
利用这些数据，工程师可以更准确地判断高层建筑的风振响应，进而采取相应的控制措施。
风洞试验模拟可以帮助工程师优化建筑物结构设计，减小风振响应，提升建筑物的抗风能力。
四、主动控制方法主动控制方法是指通过电子和机械设备等手段主动干预建筑物的振动状态，以减小风振响应。
主动控制方法主要有主动质量法、主动刚度法和主动阻尼法。
主动质量法通过增加建筑物的质量，改变其固有频率，从而减小风振响应。
主动刚度法则通过改变建筑物的刚度，来抑制结构的振动。
主动阻尼法则是利用控制力干预结构的振动能量，降低结构响应。
高耸结构设计规范
高耸结构设计标准GBJ135-90第1章总则第2章基本规定第3章荷载荷载分类风荷载裹冰荷载地震作用和抗震验算第4章钢塔架和桅杆结构一般规定钢塔桅结构的内力分析钢塔桅结构的变形和整体稳定纤绳轴心受拉和轴心受压构件偏心受拉和偏心受压构件焊缝连接计算螺栓连接计算法兰盘连接计算第5章钢筋混凝土圆筒形塔一般规定塔身变形和塔筒截面内力计算塔筒承载能力计算塔筒裂缝宽度计算钢筋混凝土塔筒的构造要求第6章地基与基础一般规定地基计算刚性基础和板式基础基础的抗拔稳定和抗滑稳定附录一钢材及连接的强度设计值附录二轴心受压钢构件的稳定系数塔筒水平截面受压区半角φ计算表(正常使用状态附录三时)附录四圆筒形塔的附加弯矩计算在偏心荷载作用下，圆形、环形基础基底部分脱开附录五基土时，基底压力计算系数τ、ξ附录六基础和锚板基础抗拔稳定计算附录七本标准用词说明第1章总则为了在高耸结构设计中做到技术先进，经济合理、安全适用、确保质量，特制订本标准。
本标准适用于钢及钢筋混凝土高耸结构，如电视塔、拉绳桅杆、发射塔、微波塔、石油化工塔、大气污染监测塔、烟囱、排气塔、水塔、矿井架等。
本标准是根据国家标准《建筑结构设计统一标准》GBJ68-84规定的原则制定的。
符号、计量单位和基本术语是按现行国家标准《建筑结构设计通用符号、计量单位和基本术语》的有关规定采用。
设计高耸结构时，除遵照本标准的规定外，尚应符合现行国家标准《建筑结构荷载标准》、《钢结构设计标准》、《混凝土结构设计标准》、《地基基础设计标准》和《建筑抗震设计标准》等的有关规定。
有关专业技术问题尚应符合各专业标准、规程的要求。
设计高耸结构和选择结构方案时，应同时考虑施工方法〔包括运输、安装〕以及建成后的环境影响，维护保养等问题。
第2章基本规定本标准采用以概率论为基础的极限状态设计法，以可靠指标度量高耸结构的可靠度，以分项系数设计表达式进行计算。
极限状态分为以下两类：一、承载能力极限状态。
这种极限状态对应于结构或结构构件到达最大承载能力，或到达不适于继续承载的变形；注：当考虑偶然事件时，应使主体承重结构不致丧失承载能力，允许局部破坏，但不致发生倒塌。
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高耸塔桅结构抗风设计研究
摘要：本文采用线性过滤器中的自回归模型，模拟节点随机脉动风速时程，
运用Matlab编程有效地模拟具有时间相关性、空间相关性的脉动风速时程。针
对高耸塔桅结构提出了对脉动风荷载进行适时量化处理的计算方法，使设计更为
科学、合理。
关键词：高耸塔桅结构，自回归法，时程分析
一、引言
在结构设计的荷载中，风荷载是重要的设计荷载之一。特别是对于跨越
空间大、结构趋于柔性化的结构，如高耸塔桅结构、大跨空间结构，风荷载可能
成为控制结构设计的关键因素。设计荷载是原始设计数据，它对结构计算的影响
要比采用任何精确计算方法所产生的误差大得多。因此，确定设计荷载要准确，
要符合实际，取值小了，固然影响结构安全，但取值大了，不仅造成材料浪费，
而且会给设计带来难度，最终导致不合理设计。二、风荷载的特性及计算机模拟
风是由于太阳对地球的不均匀加热，使得空气在具有不同气压的区域间
流动而形成的。风作用是不规则的，风压随着风速、风向的紊乱变化而不停的改
变。通常把风作用的平均值看成稳定风压，而实际风压是在平均风压上下波动
[1]。在风的顺风向时程曲线中，一般包含有平均风和脉动风两部分，平均风是
在给定时间间隔内，风力大小、方向不随时间发生改变。脉动风则随时间按随机
规律变化，要用随机振动理论来处理[2]。
目前，实测的空间风场曲线记录很少，很难满足工程计算的要求，因此
对具有空间相关性的风场进行计算机模拟就显得十分必要，本文采用线性自回归
过滤器法模拟风速时程。自回归模型的定义为[3]：任何一个时刻t上的数值vt
可表示为过去p个时刻上数值vt-1，vt-2，…，vt-p的线性组合加上t时刻的白
噪声，因此p阶自回归过滤器可用如下方程表示：
(1)
式中：Δt为时间步长；N (t)为均值为0、方差为1的正态分布随机数，即白
噪声；ψk为自回归参数。
将上式两端分别乘并取数学期望，可得到式（2）。自回归参数ψk可由
式（2）解出。
(2)
其中Rv(jΔt)是风速时间序列的自相关函数，可表达为如下形式：
(3)
将式（1）两端分别乘并取数学期望，即可由自回归参数ψk得
(4)
当结构上一点的风压达到最大值时，在一定范围内离该点愈远处的风荷同时
达到最大值的可能性就愈小。前面生成的风速时间序列v0(t)只考虑了风速的自
谱密度函数，在实际结构计算中，风场不仅要计及时间上的相关性，还要考虑空
间上的相关性，即互谱密度。因此，需要将N个统计无关的随机过程v0(t)转换
为N个具有给定相关性的随机过程v (t)，其转换形式如下：
(5)
C为一下三角矩阵，矩阵元素Cji可用如下形式的递推公式确定：
(6)
(7)
式中Rji是风速时间序列的互相关函数，通过下式求得：
(8)
其中为j点与i点的风速互谱密度，由下式求出：
(9)
对于大跨空间结构而言，应采用三维空间相干函数：
(10)
式中Cx、Cy、Cz分别表示空间上的左右、前后、上下的衰减系数。
本文利用Matlab软件，考虑时间及空间相关性，编制了水平风速随机模拟
程序，图1-2分别为生成的塔架顶点和塔架中部基本风速为25m/s、地面粗糙度
系数为0.00464、持时100s的风速时程曲线。
本文通过瞬态动力学分析来实现结构的风振响应时程分析。其分析步骤
如下：
建模：本文分析塔架高95米，用有限元软件ANSYS建立结构有限元模型，
用Beam4单元来模拟塔架杆件，用Mass21单元来模拟等效节点集中质量，给定
其实常数（包括杆件截面特性、集中质量大小）和材料属性（包括弹性模量、泊
松比）。
加载并求解：风荷载的计算方法如下：将各节点的风速曲线记录定义为数组
读入，根据伯努利（Bernoulli）方程计算其速度压，其中，为空气容重（kN/m3），
为重力加速度（m/s2）。然后乘以该点的风载体型系数和节点所辖面积，即可将
塔架表面的风压转化为节点集中荷载。将各个时间步的荷载施加到结构上逐步进
行求解，即可获得塔架结构在风荷载作用下的风振时程响应。本文基于ANSYS
中的APDL语言编制了塔架结构的有限元模型生成程序、风荷载计算程序、风
振时程分析及其后处理程序。图4为本文利用上述方法得到的塔架顶点的位移响
应。
五、结论
（1）本文利用Matlab软件，应用自回归模型实现了考虑时间、空间相关性
的网壳结构脉动风荷载时程模拟。AR脉动风仿真方法，具有省时、实用、精度
高的优点。
（2）对高耸塔架结构在进行抗风设计时,建议除按照规范计算外,还应运用本
文介绍的时域化方法进行时程分析。这比单独使用风振系数来考虑风的动力效应
要科学、准确的多。
参考文献
[1]包世华，方鄂华．高层建筑结构设计[M]，清华大学出版社，1989
[2]王之宏．风荷载的模拟研究[J]，建筑结构学报，1994
[3]刘文洋．网架结构简化分析及球面网壳抗风数值模拟[D]．大庆石油学
院硕士论文，2006
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。