結構抗風的案例
懸掛網殼結構風壓分布的環境影響因素研究
懸掛網殼結構在風荷載的作用下表現為上吸下頂的趨勢，這種趨勢對于結構抗風作用有一定的好處；當風向角為90°時，等值線呈現一種完全均勻的橫向梯度分布，在上表面迎風的前端位置以及懸掛網殼結構中部在風荷載作用下表現為壓力，其余部分為吸力，與下表面的壓力分布恰好相反，左右兩側中央部分受到風荷載作用影響效果最為明顯；當風向角為180°時，此時順風向風壓分布呈現梯度變化趨勢，左右兩部分基本對稱，結構的風壓系數等值線分布在迎風前端較為集中，且在迎風面上風壓系數達到峰值，故此處懸掛網殼結構受風荷載作用后壓力效果最明顯。
圖 14 不同風向角下結構表面風壓系數等值線
Fig.14 The isoline wind pressure coefficient on structure surface under different wind directions
從參考點處的風壓系數曲線圖中（圖 15）可以發現：在三種不同風向角的風荷載作用下，有拱梁和無拱梁的懸掛網殼結構風壓系數曲線變化趨勢基本一致，有無拱梁的懸掛網殼結構上下表面風壓分布趨勢大致相同，說明拱梁的存在對于受到風荷載作用的懸掛網殼結構有影響，但影響效果不明顯。對比風壓系數曲線的數值，當拱梁存在的情況下，有拱梁的懸掛網殼結構和無拱梁的懸掛網殼結構在三種不同風向角風荷載的作用下，結構表面的風壓系數在絕對值上都有小幅度的下降，表明拱梁的存在雖對于結構整體受到風荷載作用下的風壓分布不能產生效果比較明顯的增強或削弱，但可以對懸掛網殼結構表面受到風荷載后起到一定的遮擋作用，也可以使網殼結構的抗風能力得到小幅度的提高。故加入拱梁也能提高懸掛網殼結構的安全性。
展開 淺談脈動風速入口生成方法
我們都知道，對于一般的土木工程建筑物，荷載規范方法的基本思路是，在一定地貌類型下，先計算出各高度的風壓，然后乘以建筑物的體型系數計算出平均風荷載，最后再乘以風振系數以考慮結構的動力性能。然而，現實中的建筑物，外形往往是非常復雜的，傳統的規范方法已經很難適用。此時，風洞試驗和數值模擬成為研究建筑物風荷載的有效手段。然而，風洞試驗耗資巨大，在建筑物設計的可行性研究階段，采用數值模擬方法進行建筑抗風的相關研究，往往是經濟可靠的途徑。隨著計算機數值模擬技術的快速發展和CFD理論的成熟，定性分析和評估建筑物的風荷載已非難事，但是定量分析尚有距離。然而，即便是定性分析，就足以提供一些非常有價值的結論，如超高層建筑物外形的氣動優化，建筑物的選址，行人高度風環境的評估等。目前而言，這些分析用到的基本方法大致可以分為兩類：基于時間平均的雷諾平均（Reynolds Averaged Navier-Stokes，RANS）方法，和基于空間平均的大渦模擬（Large Eddy Simulation，LES）方法。
RANS方法主要是對瞬時的N-S方程進行了時間平均，并基于一定的假設建立相應的湍流模型使方程組封閉來進行求解。不難發現，由于RANS方法的本質在于求解平均方程，因此，不管RANS的封閉模式方程中是否含有瞬態項，RANS方法求解得到的始終是結構表面的平均風荷載信息，而無法得到結構表面的脈動風荷載信息。然而，由于RANS方法的計算量小，在工程領域中獲得結構的風荷載體型系數以及結構周圍平均流場信息方面得到了廣泛應用。LES方法則與RANS方法有著明顯的不同。LES方法主要思想是把湍流中大渦和小渦分開處理，對攜帶主要能量的大渦直接求解，而對起耗散作用的小渦建立適當的模型求解。可以看出，LES方法能夠更好地模擬流場的脈動信息，從而得到結構表面的脈動風荷載信息。
展開 賽格大廈振動的原因是什么？專業分析
高層建筑的建設應該說技術是成熟的，我們有嚴格的抗風設計驗算，抗震設計驗算和抗連續倒塌設計驗算。在這些規范化的設計方法指引之下，所設計建造出來的大樓是安全的，這一點希望民眾可以放心。
當然不是說它沒有問題，它還是存在一些問題。比如說在平時的豎向交通問題，都是各個CBD區、寫字樓工作上班的人員經常面對的一個問題。
其次應急疏散也是一個比較嚴重的問題，昨天賽格廣場出現的應急疏散場面還是比較混亂的。我國相關監管部門已經意識到這一點，這從2016年以后可以看得出來，各個城市的高樓建設刷新新紀錄的幾乎就沒有了。自從上海中心建好之后就沒有新的高度。
建議大家不要再攀比城市的新的天際線。
至于工程結構抗風，一般而言有兩個手段。
第一個是抗，我們通過加大關鍵構件的面積。當然這個是要在合理的抗側力體系的布置之下，我們可以抵抗住風來的時候，在結構中所產生的效應。
第二個，我們要引入結構控制的概念，一種更為聰明的辦法，來減輕風引起結構的振動。大家廣為熟悉的就是所謂的風阻尼器，主要是因為臺北101、上海環球、上海中心跟平安金融中心，這些都采用了類似的措施，但是應該說除了這種以TMD/AMD為主要形式的風阻尼器之外，還有好多人在采用以消防水箱為主要應用源的一種叫所謂的TLD技術，就是調諧液體阻尼器技術，這個也會慢慢地被推廣采用。
問：
我們應該如何看待這次事件，后續應該如何做確保安全？
肖教授：
應該說這個事件還是給我們帶來了一些教訓的。這個事件出現之后，我們當時不能夠拿到第一手結構振動的具體數據，使得我們對外發布相關信息的時候缺少第一手的資料。
展開 標準6m立方體體型系數 | 數值模擬(CFD)結果 VS 現場實測結果
結構抗風分析原理及應用（第二版）[M].
鋼好·悅見-記第三屆邁達斯建筑用戶年會，與新鋼規悅見
下面我們可以從這幾個方面來看與一下本次會議的亮眼之處：
工程師的靈魂
當今結構設計行業競爭激烈，那么如何選擇最優的結構體系，使結構效率達到最高將成為設計師們競爭熱點，本次會議邁達斯產品總監-高德志 高總專門講述到了這個問題，從力流效率到結構平面布置及抗側力效率思考再到結構的抗風效率思考讓我們了解到原來結構設計并不只是照抄規范，靈活運用并且恰當的利用自然規律才能成為偉大的工程設計師，賦予作品更多的靈魂。
新鋼規的解讀
自新鋼規頒布以來，以此引來的熱點問題源源不斷，會議中也就新鋼規展開了熱烈探討，比較新鋼規與舊鋼規的內容差異 ，從中可以看出新鋼規設計考慮也更加細致，更是逐漸與歐標、美標接軌。因此對于未來的鋼結構設計，肯定是更加精細化，而工程師們也是有了一些對比參照之物。邁達斯軟件同比其他軟件，規范更加全面，包括midasGen海外版也是緊密結合了海外規范，對于工程師們使用不同規范進行設計對比提供了便捷。
滿滿的干貨
會議中還提及了不同的結構類型，包括工業特種結構，大跨空間結構以及鋼板剪力墻結構等，講師們更是結合項目案例來敘述他們曾遇到過的項目難題以及最后研究出來的解決方案，滿滿的干貨，讓我們意識到雖然結構類型越分越細，但最根本的東西是不變的，有時候我們需要從本質出發去思考。
展開 史詩級大片"山竹"登陸我國，那些高層建筑還安好嗎？
▲復雜體型，應做風洞試驗
（外型極其復雜，體型系數和風振系數難于確定）
復雜的建筑表皮，風荷載難于確定，數值計算、加工制作、施工安裝難度也大。
廈門天語舟雷達工程
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▲有特殊要求的建筑，抗風設計應專門研究
（廈門氣象雷達科普觀景塔）
建筑物坐落在海拔120米的山上，風力較大。地上20層，建筑頂部高度77.6米，塔樓結構采用帶部分鋼支撐的鋼框架一鋼砼組合筒體結構，外框柱采用12根φ450x15曲線鋼管柱。
氣象雷達用于對臺風、龍卷風、冰雹、雷暴、暴雨等災害性天氣的觀測和監視。建筑物的側移不能太大，還要確保臺風等災害來臨時，監測儀器能正常工作，因此，風荷載取值需做專門研究。
二、減小高層建筑在風荷載下的水平側移
▲減小高層建筑在風荷載下的水平側移
增設加強層，對解決高層建筑抗風問題十分有效。設置水平加強層后，將引起結構主要內力重分布，使結構構件更能發揮抗側潛能，從而減少層間側移。
加強層設置要綜合考慮數量、位置、伸臂結構形式、伸臂結構剛度等因素。宜在適當的樓層設置適宜剛度的水平伸臂構件。太柔作用不明顯，太剛又會剛度突變，不利于抗震。必要時，也可同時設置周邊水平環帶構件。
廈門世茂海峽大廈，兩棟超高層鋼結構建筑（總高度300米）。“莫蘭蒂”臺風后，主體結構及幕墻完好無損。
三、重視幕墻支撐鋼結構的設計
▲幕墻的支撐鋼結構
進入二十一世紀，鋼結構大量應用于幕墻骨架。十多年來，我國已建成的采用焊接鋼結構支承的玻璃、鋁板和石材幕墻，這類工程甚至經歷了多次12級到14級強臺風的吹襲而完好無損。
展開 解鎖工業測量新動能：激光跟蹤儀引導部件自動對接新時代
以飛機制造來說，機身與機翼的對接，直接關系到飛機的空氣動力學性能和飛行安全；航天火箭的液體發動機裝配，對精度的要求近乎嚴苛，稍有偏差就可能導致發射任務失敗；船舶制造中，船用發動機定子與轉子的對中精度，決定了發動機的運行穩定性與使用壽命；風電行業里，風電塔筒環縫焊接監測的準確性，影響著塔筒的結構強度與抗風能力。
在這些對接裝配場景中，精確的六自由度調姿與定位不可或缺。只有通過精準調控，確保對接平面上定位銷與定位孔實現精確配合，才能保證各部件在后續運行中，發揮出最佳性能，滿足行業對高質量、高可靠性產品的要求 。
行業痛點：傳統模式下的棘手難題
1、尺寸幾何誤差累積?
在飛機機身、風電葉片等大型部件的對接場景中，作業范圍通常數米乃至數十米。裝配過程中，初始的微小角度誤差，會隨著對接距離的增加被急劇放大，最終可能產生毫米級的尺寸偏差，嚴重影響裝配質量，導致部件性能下降。
2、形位公差匹配困難?
對接面不僅要滿足特定的平行度，還需保證同軸度等多項嚴苛要求。然而，傳統測量工具功能單一，難以在同一時間對多個參數進行同步檢測，致使裝配精度難以保證。
3、運動部件姿態監測難?
裝配過程中，吊機臂、機器人末端等運動部件的位置不斷變化，需要對其進行實時跟蹤。但傳統的靜態測量技術，無法適應動態場景，難以保障測量精度，致使裝配過程中對運動部件的控制出現偏差。
4、人工依賴度高?
傳統裝配作業過度依賴人工經驗，裝配工人需憑借過往經驗對部件進行反復調整，不僅耗費大量時間，而且人為因素導致的誤差難以避免，容錯率極低。
創新方案：賦能動態調姿
針對上述行業痛點，中圖儀器團隊匠心打造了一套極具創新性的解決方案。
展開 中國能建實現核電建設新突破
自上世紀80年代開始，華東院就陸續開始了三門核電的勘測設計前期工作，并全程參與了整個項目的常規島設計，對AP1000設計特點和難點進行了研究和攻關，包括在核電領域首次采用核島14個系統設備在常規島內布置，首次采用第一跨設計，對汽機房結構進行抗龍卷風計算分析等。
在三門核電常規島設計中，華東院還進行了設計創新和優化，如首次在國內核電廠取水工程中運用盾構法隧道技術、設計了全球內徑最大（4.1米）的核電機組循環水管道、設計了國內核電項目中最深泵房基坑和最深核電常規島地下布置廠房等。
華東院還全過程參與了“華龍一號”的研發歷程，承擔了“華龍一號”國內和國外示范工程的常規島設計工作。
6月19日，中國能建表彰51項2018年度科學技術獎成果，與核電相關的成果有3個，分別是核級氣動執行機構、火（核）電廠特大型冷卻塔綜合技術深化研究及應用、核電站核島反應堆內構件安裝技術研究及應用。
在系統出現故障，失去電源或氣源時，核級氣動執行機構能在無人工干涉的情況下自動回到安全位置，已在巴基斯坦卡拉奇核電站，紅沿河核電站中運用，完全可替代同類進口產品。
火（核）電廠特大型冷卻塔綜合技術深化研究及應用解決了核電濕冷、空冷機組冷卻塔配置方案等難題，滿足了工程建設需求。
核電站核島反應堆內構件安裝技術研究及應用，對國內現有堆內構件安裝關鍵工藝進行了改進和創新，解決了堆內構件安裝大尺寸孔系主軸高精度對中要求和多重定位基準關聯應用，已成功應用于陽江核電站5、6號機組，不僅提高了核電站的安全運行水平、安裝效率與安裝質量，而且減少了人力物力投入，達到國內領先水平。
施工建設穩推進
5月23日，陽江核電站5號機組首次并網發電成功，由廣東火電承擔安裝的國產首臺安全級“和睦”系統正式可用，實現了核電站“神經中樞”中國造，我國成為繼美國、法國、日本后，第4個掌握該技術的國家。
展開 經過近兩個月的試驗檢測分析，賽格廣場大廈有感振動的直接原因終于被查出來了！
綜上，在穩態且持續一定時間的特定風場條件下，大廈桅桿產生了頻率為2.12Hz的第四階反向位非對稱渦激共振，激發了大廈主體結構頻率同為2.12Hz的高階彎扭組合模態，進而引起大廈主體結構有感振動。
2、大廈及桅桿動力特性的改變是引發大廈20余年后才發生有感振動的主要內因。
大廈使用20余年后，局部樓層壓型鋼板組合樓板及桅桿連接點等累積損傷使結構頻率、阻尼比等動力特性發生了改變，桅桿和大廈主體結構具有了2.12Hz的共同振動頻率，形成了共振的必要條件。上述局部累積損傷只是對結構動力特性產生了影響，不影響主體結構安全。
小優算了下時間，從“5·18事件”發生到今天發布結論，專家組采用技術調查與試驗檢測的方式，花了近兩個月的時間才找到和論證了賽格大廈晃動的確切原因。其實，在事件發生后不久中南建筑設計院通過流固耦合的風振仿真分析，從渦激共振的角度來解釋賽格大廈晃動現象。
△賽格大廈流固耦合的風振仿真分析
以第一階周期為基準，建立均質彈性體的大廈簡化模型，得到結構的風振加速度約為0.045m
/s2。
由于采用了高度簡化的結構分析模型，因此只能定性解釋結構的振動現象。若需要得到更為準確的風振分析結果，還需要建立更為精細的有限元分析模型。
薄膜結構是近年來應用十分廣泛的一種新型大跨度柔性屋蓋結構，其基本力學特點是“輕”和“柔”，因而對脈動風荷載的作用十分敏感，風荷載是結構設計中的主要控制荷載。采用流固耦合仿真技術可以模擬出強風條件下膜結構明顯的流固耦合效應，通過膜結構局部和整體振動三維時程分析可以得出膜結構風致破壞情況，為膜結構以及下部主體結構設計提供抗風設計補充參考。
什么是風與結構的流固耦合作用？
展開 什么是風洞 | 帶你了解風洞實驗的一些小知識
隨著結構的跨度或高度的不斷增加，結構變得越來越柔，對風的敏感性也隨之增加，風荷載成為控制結構設計的關鍵因素之一。
歷史上許多結構的整體或者局部破壞都是由于在設計階段對風荷載的考慮不周而引起。
對結構的抗風性能研究越顯重要。
【JY】Abaqus“殼”單元概述與應用（三）——非線性擬協調固體連續殼單元CSS8
（四）工程結構仿真
航空航天領域
在飛行器機翼的氣動彈性分析中，單元可模擬薄壁結構的大變形與復合材料層合效應，為結構優化提供數據支持。例如，對含損傷的復合材料機翼盒段分析，單元能準確預測損傷擴展路徑上的應力集中，指導維修方案設計。
汽車工業
在汽車覆蓋件的沖壓成形仿真中，單元可兼顧板料的大變形與厚度變化，模擬回彈現象。與傳統實體單元相比，擬協調固體殼單元在相同精度下可減少 60% 的計算時間。
土木工程
進行薄殼地震作用、風荷載響應分析中，單元能有效模擬殼體的振動與失穩，為結構抗震、抗風設計提供依據。且單元計算的共振頻率與實測值偏差小于 2%。
補充EAS與ANS概念原理
在計算力學領域，殼單元的精度與效率始終是研究者關注的核心。當殼體結構面臨面內彎曲、出平面彎曲或復雜變形時，傳統單元常因 “鎖定” 現象（如剪切鎖定、厚度鎖定）導致結果失真。增強擬應變法（Enhanced Assumed Strain, EAS）與假設自然應變法（Assumed Natural Strain, ANS）的結合，為解決這一難題提供了突破性方案。
殼結構（如飛機機翼、壓力容器壁）的力學分析中，“鎖定” 是制約精度的關鍵問題。當殼體厚度遠小于其他尺寸時，傳統位移協調單元會因應變場近似不足，出現剪切鎖定（橫向剪切應變虛假增大）、厚度鎖定（厚度方向應變被過度約束）或體積鎖定（近不可壓縮材料的體積變化被抑制），導致計算結果 stiffness 偏高、位移偏小。
增強擬應變法（EAS）與假設自然應變法（ANS）：
增強擬應變法（EAS）：通過引入獨立于位移場的增強應變模式，彌補兼容應變場的不足，釋放被約束的應變分量（如厚度方向應變），避免體積鎖定與彎曲剛度異常。
展開 
多旋翼無人機：新設計、新應用及新發展
尾座式多旋翼無人機在起飛和巡航飛行時均使用同一套動力系統，沒有多余的"死重"，為無人機預留較多的有效載荷，同時在起飛時旋翼氣流也不會與機翼相互干擾；其缺點也比較明顯，在起飛和降落時，底部氣流紊亂，副翼作用不明顯，受側向風影響較大，容易傾倒。
X-Hawk尾座式多旋翼無人機[7]（圖7）具備在狹小范圍內垂直起降，長距離、長航時、全天候、復雜地形自主飛行等特點。
圖 7 X-Hawk尾座式多旋翼無人機
1.7 升力翼多旋翼無人機
升力翼多旋翼無人機（圖8）是一種翼身融合體與多旋翼的組合構型，旋翼槳盤平面與升力翼呈固定安裝角度，在保留多旋翼原本簡潔可靠的結構以及抗風穩定性的同時大幅度提高了前飛效率，它可以從懸停狀態平滑地過渡到高效前飛狀態，以此來達到最大的升力需求和動力最優配置。在前飛過程中，多旋翼可提供無人機的前飛動力和小部分升力，無人機的主要升力由機翼提供[8] ，如圖9。
圖 8 北航可靠飛行控制研究組的升力翼多旋翼無人機
圖 9 升力翼多旋翼無人機飛行過度示意圖
1.8 雙旋翼無人機
雙旋翼無人機是在多旋翼的基礎上發展而來的，采用旋翼傾轉控制技術，可實現多種飛行動作，其結構簡單、體積較小，續航時間長。由于采用傾轉控制技術，其動力電機可在一定角度范圍內旋轉，傳動結構較為復雜。Falcon矢量動力雙旋翼無人機[9]采用全新的V型雙旋翼動力系統（圖10），可顯著提高其續航能力和無人機的靈活性。
展開 極致的輕盈--懸索結構
在豎向荷載作用下，索或索網均承受軸向拉力，并通過邊緣構件或支撐結構將這些拉力傳遞到建筑物的基礎上。懸索結構大多用于建筑工程及橋梁工程。
柔性拉索是用作承受軸向拉力，拉索可以由鋼絲束、鋼絲繩、鋼鉸線、鏈條、圓鋼，以及其他受拉性能良好的線材構成。
邊緣構件則是用來錨固索網，起到承受索在支座處的拉力作用。邊緣構件一般可選用圈梁、拱、桁架、鋼架等勁性構件。
支撐結構則是用作承受邊緣構件傳來的壓力和水平推力引起的彎矩。支撐結構一般可選用鋼筋混凝土獨立柱、框架、拱等結構形式。
3.懸索結構形式
按照懸索結構的空間結構特征可分為單層懸索結構、雙層懸索結構、雙向正交索網結構。
3.1 單層懸索結構
單層懸索結構又可根據結構曲面形式分為單曲面單層懸索結構、雙曲面單層懸索結構。
單曲面單層懸索結構是由許多的單根拉索平行構成的一種平行拉索體系，拉索兩端的支點一般是等高程布設的，為排水和建筑造型也可按不等高布設。這種結構形式一般用于矩形平面的單跨建筑，亦可用于多跨建筑或非矩形平面的個別工程中。這種結構體系構造簡單，排水方便，但屋面結構的穩定性不好，在不均勻荷載作用下會使懸索屋蓋產生結構變形，同時抗風能力也不足。
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