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  登高平台消防车风振分析的研究现状


  风的特性


  风是空气从压强高的地方流向压强低的地方所形成的。当气流遇到某种障碍物的阻挡,会在结构表面形成高压。随着风速的不断增大,对结构产生越大的压力,对结构上的变形作用和风振响应越来越明显。如果结构自身的刚度不足,或者设计的结构不合理,就会使得结构损坏或者整体倒塌。
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  根据多年来各国对于风的监测和记载,在风的时程曲线里,风速包括两种成分:一种是周期在十分钟以上的平均风;另一部分是周期比较短的脉动风,周期一般不足几秒。


  平均风是指风的速度、方向在一定时间内是不变的,也即是风对于结构产生的作用不随时间的变化而改变,并且风载荷的较低频率比结构自身的固有频率要小得多,故平均风本质虽是动力的,但一般在研究计算中作为静力来分析;脉动风是由于风载荷的无规律性产生的,风速随时间是随机变化的,风的频率较大,与一些高度较大,截面形式较细,结构柔性较大的结构的频率相接近,故不能仅仅考虑其静态作用,还需要考虑风载荷的动力作用。
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  结构上的风效应有三种:顺风向风振效应、横风向共振效应、空气动力失稳。


  (1)顺风向效应:根据风的静动态特性,包括平均风效应和脉动风效应。


  a、平均风效应:在一定的时间间隔内,可以把作用在结构上的风的速度大小、方向及其他相关量作为不随时间变化的量来分析,并且风的低频率远小于普通结构的自振频率,因而其对结构的作用效果看作是静态的。


  b、脉动风效应:脉动风是风的无规律变化,所以它的特性是随机变化,由于它的频率较大,对结构产生动态作用并引起结构的风振响应。


  (2)横风向振动效应及共振响应:横风向作用下,风在结构的背风侧上形成一定的璇祸,当这些漩祸以一定的周期脱落时,根据雷诺数的不同,使结构产生周期性的振动或随机振动;当漩祸脱落频率和结构自身频率相近或一致时,就产生共振响应。


  (3)空气动力失稳:风力下结构产生响应,当激励部分产生负阻尼成分,如果风速到达某值时负阻尼大于正阻尼,产生振动越来越剧烈,直到产生最大振幅从而导致结构失稳。


  2.结构风工程的研究方法


  风载荷对结构的风振响应的研究方法主要有:基于随机振动的理论分析方法、现场实测、风洞实验和数值模拟等。
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  理论分析方法是基于随机振动理论,通过对所要研究的结构进行简化分析,得到结构的风振响应的一种方法。此种方法对于简单结构比较实用,但是对于比较复杂的结构,不但在模型的简化等效上比较困难,而且计算量会非常的大,若是忽略一些重要因素,导致结果失真。因此,理论分析的方法一般作为理论基础来指导实践,为其他的方法提供一种依据。现场实测就是通过一些风载荷测量工具对结构本身在实际的工作环境中进行测量,得到求解风振响应的有关的数值,求得风振响应的方法。


  这种方法是通过现场测试得到的,因此结果是比较接近实际,能够准确反映结构的真实响应。但是需要考虑风载荷影响的结构一般都是比较庞大的高层建筑和高度在百米以上高聱结构,因此对于现场测量所需的仪器,测量过程中对测试人员的工作量是非常巨大的,甚至实际的环境是比较恶劣的,所以这种方法虽然准确但是不太符合实际。


  风洞实验就是使得现场实测在实验室里面来完成,主要通过实验室中的风场来模拟一个与实际较为相符合的风载荷环境,将所要研究的结构进行模型等效,然后通过测量等效模型在实验室风场中的风效
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