一种大型风洞实验室建筑结构基础动力概念设计方法技术

本发明专利技术公开了一种大型风洞实验室建筑结构基础动力概念设计方法，包括：S1、根据常规建筑结构设计需求，进行初步腔体结构方案设计，查校中轴线下各段基础底部标高，对腔体和主工艺设计部分进行分体设计；S2、进行主工艺设计，形成符合条件的风扇段厂房基础方案；S3、对腔体进行设计，包括：基于S1来形成整腔建筑结构初步方案；S4、基于步骤S2的风扇段厂房基础方案以及步骤S3的整腔建筑结构初步方案，构建包含腔体以及独立优化后风扇段厂房基础的整腔结构的整体有限元模型；和S5、对整腔结构的整体进行重力作用支反力的差异对比分析，通过调整布局满足倾斜要求，形成最终方案。形成最终方案。形成最终方案。

【技术实现步骤摘要】
一种大型风洞实验室建筑结构基础动力概念设计方法


[0001]本专利技术涉及建筑设计
，特别是涉及一种大型风洞实验室建筑结构基础动力概念设计方法。

技术介绍

[0002]风洞实验室是用来研究空气动力学的一种大型试验设施，并且目前对大型风洞实验室的需求和要求也越来越高。因此，大型风洞实验室的设计日益复杂，并且通常存在如下一些问题：
[0003]大型风洞实验室基础采用整体隔振设计，但由于基础刚性大，风扇段基础产生的振动容易通过基础传递，导致隔振性能差。
[0004]针对大型风洞实验室基础采用普通隔振方法进行计算，导致计算过程复杂，使得计算精度降低；
[0005]3)针对大型风洞实验室基础采用普通隔振方法设计方案进行施工设计，由于采用了基础整体设计方法，导致施工用料大，投入资金增加，造成浪费资源。
[0006]因此，需要新的技术和方法，以至少部分地解决现有技术中存在的缺陷。

技术实现思路

[0007]为此，本专利技术针对大型风洞实验室基础设计,建立了腔体和主工艺设计部分分体设计技术，指将无振源的腔体和主工艺部分分开设计，达到了应对风扇段和其他腔体不同设计目标采取不同设计方法的目的，经济且高效。同时在设计过程中通过不断优化的动力设计、静力设计过程，实现了计算过程的高效和精确。
[0008]根据本专利技术的一方面，提供一种大型风洞实验室建筑结构基础动力概念设计方法，包括：
[0009]S1、根据常规建筑结构设计需求，进行初步腔体结构方案设计，查校中轴线下各段基础底部标高，对腔体和主工艺设计部分进行分体设计；
[0010]S2、进行主工艺设计，包括：
[0011]1)根据承载力要求，形成基础设计初步方案；
[0012]2)根据基础与上部结构的质量比，初步确定动力基础的尺寸；对动力基础进行模态分析，计算动力基础与轴流风扇的频率，通过调整基础尺寸，直到错频率大于30％；
[0013]3)对动力基础进行时程分析，若基础振动数值满足容许振动指标，则进入下一步骤4)；若不满足容许振动指标，则返回步骤2)；和
[0014]4)对动力基础进行静力优化设计，直到基础变形量小于基础的容许变形量，形成符合条件的风扇段厂房基础方案；
[0015]S3、对腔体进行设计，包括：基于S1来形成整腔建筑结构初步方案；
[0016]S4、基于步骤S2的风扇段厂房基础方案以及步骤S3的整腔建筑结构初步方案，构建包含腔体以及独立优化后风扇段厂房基础的整腔结构的整体有限元模型；和
[0017]S5、对整腔结构的整体进行重力作用支反力的差异对比分析，通过调整布局满足倾斜要求，形成最终方案。
[0018]根据本专利技术的实施方案，其中常规建筑结构设计需求包括安全、尺寸、功能、高度和选型。
[0019]根据本专利技术的实施方案，其中步骤1)包括基于地勘报告、风扇动力设备的质量、长宽高尺寸进行承载力设计。
[0020]根据本专利技术的实施方案，其中步骤2)中，基础与上部结构的质量比大于20。
[0021]根据本专利技术的实施方案，其中步骤4)中，容许变形量小于5mm。
[0022]根据本专利技术的实施方案，其中步骤S5还包括利用隔振沟设计来形成最终方案。
[0023]本专利技术提出了针对风扇段基础不断优化的动力和静力设计方案，其核心工艺为先通过承载力设计选型，再根据基础与上部结构的质量比对动力基础进行模态分析，然后对动力基础进行时程分析使基础振动数值满足容许振动指标，从而完成基础动力设计；在通过沉降验算后，进行静力优化设计，直到基础变形量小于容许变形量，形成符合标准要求的风扇段厂房基础振动控制方案。该方案在设计过程中先动力设计后静力设计，通过不断优化，实现了计算简化，并提高计算精度和计算效率。
[0024]根据下文结合附图对本专利技术具体实施示例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本专利技术的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
[0025]图1为根据专利技术实施方案的大型风洞实验室建筑结构基础动力概念设计方法的流程示意图。
具体实施方式
[0026]下面结合附图、具体实施例对本专利技术进行进一步的详细说明，但实施例或者说明并不用来限制本专利技术的保护范围。应该理解的是，本专利技术所涉及的有限元模型建模、模态分析和优化设计等本身是已知的，因此本专利技术重点阐述各步骤的组合。
[0027]图1为根据专利技术实施方案的大型风洞实验室建筑结构基础动力概念设计方法的流程示意图。如图所示，实施方案的大型风洞实验室建筑结构基础动力概念设计方法可以包括：
[0028]首先，根据常规建筑结构设计需求，进行初步腔体结构方案设计。常规建筑结构设计需求可以包括安全、尺寸、功能、高度和选型等等。然后查校中轴线下各段基础底部标高，并基于此，对腔体和主工艺设计部分进行分体设计。
[0029]主工艺设计包括风扇电力设备基础设计，根据风扇动力设备的参数例如质量、长宽高以及地勘报告等等，进行承载力。根据承载力要求，形成基础设计初步方案。基础设计初步方案应当满足承载力要求，如果不满足则特征基础设计初步方案，直到满足为止。
[0030]然后，根据基础与上部结构(风扇动力设备)的质量比，初步确定动力基础的尺寸。基础与上部结构(风扇动力设备)的质量比可以大于20。然后进行有限元建模，其中包括主体、载荷、边界条件等等。然后利用有限元模型对动力基础进行模态分析，计算动力基础与轴流风扇的频率，判断错频率是否满足大于30％的条件。如果不满足，则调整模型参数，例
如通过调整基础尺寸，直到错频率大于30％。
[0031]之后，对动力基础进行时程分析，若基础振动数值满足容许振动指标，则进入下一步骤；若不满足容许振动指标，则返回调整有限元模型，直到满足容许振动指标。
[0032]对动力基础进行静力优化设计，直到基础变形量小于基础的容许变形量，例如容许变形量小于5mm，由此形成符合条件的风扇段厂房基础方案。
[0033]对腔体和主工艺设计部分进行分体设计的另一路线是对腔体进行设计，包括形成整腔建筑结构初步方案。
[0034]然后，基于商户风扇段厂房基础方案以及整腔建筑结构初步方案，构建包含腔体以及独立优化后风扇段厂房基础的整腔结构的整体有限元模型。对整腔结构的整体进行重力作用支反力的差异对比分析，通过调整布局满足倾斜要求，利用隔振沟设计等形成最终方案。
[0035]相比于现有技术，本专利技术能够实现有益的技术效果：
[0036]1)设计方案的简便性。根据对风洞实验室的建筑结构分析，将结构分为腔体结构与主工艺部分分体设计，使设计方案得到了简化，技术可行性得到了提高。
[0037]2)计算过程的高效性。针对风扇段基础，在初步设计方案的基础上，先进行动力设计，包括质量比设计、模态分析和时程分析、谐振响应分析，再进行静力优化设计，使得计算流程得到简化，计算效率得到提高。
[0038]3)设计施工的经济性。通过对腔体和主本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大型风洞实验室建筑结构基础动力概念设计方法，其特征在于，包括：S1、根据常规建筑结构设计需求，进行初步腔体结构方案设计，查校中轴线下各段基础底部标高，对腔体和主工艺设计部分进行分体设计；S2、进行主工艺设计，包括：1)根据承载力要求，形成基础设计初步方案；2)根据基础与上部结构的质量比，初步确定动力基础的尺寸；对动力基础进行模态分析，计算动力基础与轴流风扇的频率，通过调整基础尺寸，直到错频率大于30％；3)对动力基础进行时程分析，若基础振动数值满足容许振动指标，则进入下一步骤4)；若不满足容许振动指标，则返回步骤2)；和4)对动力基础进行静力优化设计，直到基础变形量小于基础的容许变形量，形成符合条件的风扇段厂房基础方案；S3、对腔体进行设计，包括：基于S1来形成整腔建筑结构初步方案；S4、基于步骤S2的风扇段厂房基础方案以及步骤S3的整腔建筑结构初步方案，构建包含腔体以及独立优化后风扇段...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡明祎，黄伟，祖晓臣，黄尽才，李宝鑫，梁捷，孔志明，王亚波，王辛，韩蓬勃，
申请(专利权)人：国机集团科学技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：