AR模型模擬超高層建筑脈動風(fēng)速時程

針對傳統(tǒng)的諧波合成法模擬超高層建筑脈動風(fēng)速場存在計算量大的問題,提出了考慮互譜密度矩陣為復(fù)數(shù)矩陣的一般情況,使用插值精度較高的樣條插值技術(shù)來減少cholesky譜矩陣分解的次數(shù),再使用fft技術(shù)進(jìn)一步加快模擬計算速度的改進(jìn)諧波合成法。為了闡明改進(jìn)諧波合成法具有較好的模擬精度和較快的計算速度,運(yùn)用該方法模擬了一棟225m高的超高層建筑脈動風(fēng)速場,并與僅使用fft技術(shù)的諧波合成法即傳統(tǒng)諧波合成法的模擬結(jié)果進(jìn)行了對比分析。模擬結(jié)果的對比分析表明:盡管改進(jìn)后的諧波合成法對譜分解矩陣采用了插值近似措施,但模擬的隨機(jī)風(fēng)速樣本仍具有很好的精度,計算效率比傳統(tǒng)的諧波合成法有了較大的提高。

敘述了風(fēng)荷載的性質(zhì),采用線性濾波法中的ar模型,對中國鐵物大廈a座的脈動風(fēng)速時程進(jìn)行了模擬,通過對比模擬譜和目標(biāo)譜的吻合程度,驗證了ar模型模擬脈動風(fēng)速時程的有效性,由模擬得到的脈動風(fēng)速時程計算生成作用于結(jié)構(gòu)層的風(fēng)荷載時程,為風(fēng)振時程分析提供方便。

近年來大量超高層建筑結(jié)構(gòu)與風(fēng)荷載相關(guān)的研究工作相繼開展,取得了很多有意義的成果。文章以某超高層建筑為例進(jìn)行了研究,在隨機(jī)風(fēng)致振動影響下,敘述了風(fēng)荷載特性與脈動風(fēng)荷載的數(shù)值模擬方法。采用matlab軟件分析了結(jié)構(gòu)在x、y兩個不同方向在脈動風(fēng)荷載作用下的時程響應(yīng),為提高結(jié)構(gòu)的安全舒適使用性能以及為該結(jié)構(gòu)的風(fēng)振控制設(shè)計提供了依據(jù)和參考。

為對超限高層結(jié)構(gòu)的破壞機(jī)理和抗震性能進(jìn)行深入研究,對一高寬比超限的復(fù)雜高層建筑進(jìn)行了1/15的模型模擬地震振動臺試驗。研究了模型結(jié)構(gòu)的動力特性和不同烈度地震作用下模型的加速度反應(yīng)、位移反應(yīng)、應(yīng)變反應(yīng)和扭轉(zhuǎn)效應(yīng),并根據(jù)模型試驗結(jié)果和相似關(guān)系反推到原形結(jié)構(gòu),研究了原形結(jié)構(gòu)的破壞機(jī)理和破壞形式。試驗及分析結(jié)果表明,原形結(jié)構(gòu)的前三階振型周期分別為1.795s(y向平動),1.72s(x向平動)和1.423s(整體扭轉(zhuǎn)),扭轉(zhuǎn)與平動周期比為0.79;原形結(jié)構(gòu)在7度多遇和罕遇地震動作用下彈性位移角和彈塑性位移角分別為1/798和1/163,基本滿足抗震要求,但兩種情況下最大水平位移與樓層兩端水平位移平均值的比分別為1.61和2.71,扭轉(zhuǎn)反應(yīng)偏大,不滿足所在地區(qū)抗震設(shè)防烈度要求。最后,對原形結(jié)構(gòu)的設(shè)計提出建議。

利用風(fēng)洞試驗結(jié)果,對矩形截面超高層建筑風(fēng)致脈動扭矩數(shù)學(xué)模型進(jìn)行研究。以厚寬比和風(fēng)場類別為基本變量,采用最小二乘法得到了風(fēng)致脈動扭矩系數(shù)根方差、功率譜密度、豎向相關(guān)性系數(shù)以及橫風(fēng)向基底彎矩-基底扭矩相干函數(shù)閉合計算公式。這些公式的計算結(jié)果與原始試驗數(shù)據(jù)吻合較好,說明計算公式具有較高精度。此外,利用結(jié)構(gòu)隨機(jī)振動方法,用提出的公式以及直接采用試驗風(fēng)壓數(shù)據(jù)計算一棟實際超高層建筑的扭轉(zhuǎn)動力響應(yīng),對比了扭轉(zhuǎn)廣義力譜、頂層扭轉(zhuǎn)響應(yīng)譜以及扭轉(zhuǎn)響應(yīng)根方差等計算結(jié)果,對比結(jié)果表明兩者吻合較好,從而驗證了公式的適用性。

混合結(jié)構(gòu)超高層建筑由于結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜,施工周期普遍較長,所以在施工安裝過程中施工方案的不同以及實際施工荷載的施加順序?qū)Y(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形影響較大。結(jié)合科威特中央銀行總部大樓(centralbankofkuwaitnewheadquartersbuilding,簡稱cbk)這一混合結(jié)構(gòu)超高層建筑的施工安裝工程實例,應(yīng)用有限元分析軟件按照實際的施工順序?qū)κ┕み^程進(jìn)行模擬分析,對比不同方案得出的分析結(jié)果,可以了解不同施工方案中結(jié)構(gòu)構(gòu)件的應(yīng)力變形在施工全過程中的發(fā)展情況,進(jìn)而通過比較選擇較為合理的施工方案,以確保復(fù)雜超高層建筑結(jié)構(gòu)在施工過程中的安全。

某沿海超高層建筑高度達(dá)350m,高寬比達(dá)7.6,又處于浙江沿海地區(qū),風(fēng)荷載是其結(jié)構(gòu)設(shè)計的控制荷載.數(shù)值模擬了不同風(fēng)向下超高層建筑底部平均風(fēng)合力和合力矩,與風(fēng)洞試驗結(jié)果相近,一般情況兩者差別不大于15%;同時擬合了該建筑表面的脈動風(fēng)壓自譜密度和相干函數(shù)經(jīng)驗表達(dá)式,采用空間隨機(jī)風(fēng)振的cqc方法對塔樓進(jìn)行了風(fēng)致動力響應(yīng)分析,并通過塔樓頂層峰值加速度響應(yīng)和底部靜力等效風(fēng)荷載合力和合力矩的比較與分析,表明高層建筑專用風(fēng)振分析方法在實際工程中應(yīng)用的可行性.

對于某些超高層建筑,其橫風(fēng)向風(fēng)振響應(yīng)甚至超過順風(fēng)向而成為結(jié)構(gòu)設(shè)計的控制性因素。為研究橫風(fēng)向風(fēng)振響應(yīng)的時程特性及變化規(guī)律,基于橫風(fēng)向脈動力譜,考慮風(fēng)力的豎向相干性,通過諧波合成法模擬橫風(fēng)力時程,在時域內(nèi)求解分析某超高層鋼筋混凝土建筑橫風(fēng)向的風(fēng)振響應(yīng)。分析時考慮地貌、來流風(fēng)速以及結(jié)構(gòu)基頻的變化,探討各因素對風(fēng)振響應(yīng)的影響規(guī)律,為超高層建筑的抗風(fēng)設(shè)計提供參考依據(jù)。

計算風(fēng)工程作為風(fēng)洞試驗的補(bǔ)充技術(shù),已得到越來越多的應(yīng)用,但是使用rns方法進(jìn)行非定常計算精度低,而大渦模擬可對大尺度漩渦直接求解,可以得到較精確的模擬結(jié)果。因此對超高層建筑進(jìn)行了多工況的cfd大渦模擬,研究不同風(fēng)向角下建筑表面風(fēng)荷載的變化規(guī)律,并與風(fēng)洞試驗結(jié)果進(jìn)行對比,簡要闡述了建筑體型對風(fēng)荷載的影響。將大渦模擬得到的非定常風(fēng)壓時程作為結(jié)構(gòu)激勵,采用頻域法計算高層建筑的隨機(jī)振動響應(yīng),根據(jù)慣性風(fēng)荷載方法,求解結(jié)構(gòu)的等效靜力風(fēng)荷載,并與風(fēng)洞試驗結(jié)果進(jìn)行對比。對比分析表明,大渦模擬技術(shù)可以很好地模擬建筑表面風(fēng)荷載,并可以克服測點布置、不同步測試帶來的系統(tǒng)誤差;頻域法分析得到的等效靜力風(fēng)荷載與風(fēng)洞試驗結(jié)果基本一致,可以將本文方法計算得到的風(fēng)荷載作為設(shè)計依據(jù)。

隨著海島城市高層建筑興建量的與日俱增,由此而產(chǎn)生的風(fēng)環(huán)境已不可輕視。文中主要選用k-ξ湍流模型,應(yīng)用cfd數(shù)值方法模擬高層建筑風(fēng)環(huán)境的分布情況,從而分析風(fēng)環(huán)境對建筑的影響和建筑對人的舒適感的影響。為今后的高層、超高層建筑的設(shè)計施工及現(xiàn)有建筑的環(huán)境改善提供一個有效的參考平臺。

量化評價方案是建筑模型模擬仿真實訓(xùn)量化評價體系的核心組成部分。本文以樓梯模型為例,通過鋼筋分項工程的量化評價方案的實施過程介紹,分析了量化評價體系形成過程中涉及到的比例、內(nèi)容、精度等要素,提示了量化評價方案在建筑模型模擬仿真實訓(xùn)的實施過程中有關(guān)進(jìn)度制定、評價周期、人員安排以及最終成果評定等注意要點,并展望了其在土建類專業(yè)群的應(yīng)用前景。

對某200m高的超高層建筑頂層實測風(fēng)速及用傳統(tǒng)的諧波疊加法得到的模擬風(fēng)速分別進(jìn)行了靜態(tài)離散小波變換,通過對小波系數(shù)的概率密度、峭度及偏度分析,證明了傳統(tǒng)模擬方法不能反映湍流的間歇性及局部自相似性?；谛〔芰颗c目標(biāo)風(fēng)速譜的關(guān)系,利用實測風(fēng)速及對數(shù)泊松模型,建立了基于靜態(tài)離散小波變換的脈動風(fēng)速時程模擬方法。實例模擬表明,該方法避免了傳統(tǒng)離散小波重構(gòu)所需要的上采樣,且模擬數(shù)據(jù)符合統(tǒng)計檢驗,從而驗證了方法的簡便性和有效性。

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,高層建筑和超高層建筑也越來越多,高層建筑基于性態(tài)的抗震設(shè)計必然顯得尤為重要。一些造型突破傳統(tǒng)、高度超限的大量復(fù)雜高層建筑也紛紛呈現(xiàn),其結(jié)構(gòu)復(fù)雜性主要從高度超限、結(jié)構(gòu)平面布置不規(guī)則、結(jié)構(gòu)豎向布置不規(guī)則這三個方面體現(xiàn)。為保證復(fù)雜超高層建筑結(jié)構(gòu)的安全性,設(shè)計上必須要采取針對性的措施。一、概述超高層建筑為酒店,結(jié)構(gòu)總高度172.6米,標(biāo)準(zhǔn)層長55.4米,寬34.6米,地下3層,地上41層。

高層建筑抗震設(shè)計中的若干問題討論 追求建筑結(jié)構(gòu)形式：設(shè)計新穎、造型奇特 國外建筑師忽略了中國的抗震設(shè)計 建設(shè)部于1998年成立了全國超限高層建筑工程抗震設(shè)防審查專家委員會。 2004年，超高層建筑工程抗震設(shè)防審批被列入國家行政許可范圍。 改善短柱抗震性能措施 使用復(fù)合螺旋箍筋 采用分體柱 采用鋼骨混凝土柱 大連萬達(dá)公館3號樓超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計 1工程概況： 大連萬達(dá)公館3號樓為大連東部地區(qū)新開發(fā)的數(shù)棟超高層建筑中的一棟，建 筑緊鄰大連港客運(yùn)碼頭，商業(yè)定位為大連地區(qū)超豪華住宅樓。建筑層數(shù)為地上 56層，地下3層，地上建筑高度185.95m，地上建筑面積66770㎡。該組團(tuán)共 有3棟建筑，3號樓是最高的一棟，標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)布置和立面效果見下圖。 標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)布置圖3號樓立面效果圖 工程場址位于郯廬地震帶北段，區(qū)域中強(qiáng)地震活動比較頻繁，區(qū)域中強(qiáng)地震 活動比較頻繁，

對深圳興貿(mào)大廈帶轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的超高層建筑作了較為詳細(xì)的施工模擬計算,結(jié)果表明,對高層及超高層結(jié)構(gòu),必須正確進(jìn)行施工模擬分析以反映實際重力荷載、結(jié)構(gòu)剛度生成的全過程,以避免低估了彈性階段重要構(gòu)件在重力荷載作用下的基本內(nèi)力,從而造成結(jié)構(gòu)隱患。

采用接地與電磁場cdegs軟件建立建筑三維數(shù)值模型．利用土壤電阻率和土壤分層模型，結(jié)合雷電特征參數(shù)和建筑的防雷措施，初步分析其遭受雷擊時周邊的電磁場變化及對人員、設(shè)備和系統(tǒng)的危害．為超高層建筑雷電災(zāi)害風(fēng)險評估及雷電防護(hù)措施提供數(shù)據(jù)支撐。

為了了解超高層建筑在地震作用下的非連續(xù)坍塌特征,以基于顆粒流理論的pfc3d作為模擬平臺,模擬了某市內(nèi)一擬建超高層建筑在地震作用下的坍塌過程。按照建筑物為核心筒-框架結(jié)構(gòu),且具有兩變階的特點構(gòu)建模型,并分別施加了加速度a=0.2g,0.3g,0.4g的正弦地震波,震動時間為9s,模擬時間為90s。模擬結(jié)果表明：在a=0.2g時,建筑物最終結(jié)構(gòu)完整,符合7度抗震設(shè)計要求;a=0.3g,0.4g時,建筑物最終完全坍塌,其過程為：首先從核心筒中與震動方向相同的剪力墻開始破壞,然后是垂直震動方向的剪力墻折斷,上部核心筒在整體完整情況下再次折斷,下部框架分離,整體建筑垂直坍塌;a=0.4g時的坍塌速度大約是a=0.3g時坍塌速度的2倍。最后針對坍塌過程特征,提出了抗震構(gòu)造措施。

某超高層為大懸臂轉(zhuǎn)換鋼桁架結(jié)構(gòu)體系,懸挑鋼結(jié)構(gòu)施工支撐采用鋼桁架胎架,胎架在懸挑部分安裝焊接后拆除.為確保施工安全及結(jié)構(gòu)質(zhì)量,對整個施工過程在施工前進(jìn)行有限元模擬分析,對結(jié)構(gòu)受力變化規(guī)律進(jìn)行分析,進(jìn)行變形檢測.

通過x形超高層建筑剛性模型多點同步測壓風(fēng)洞試驗,研究高層建筑風(fēng)荷載阻力系數(shù)和升力系數(shù)平均值、均方根值沿高度的變化規(guī)律,并與矩形高層建筑均方根升力系數(shù)進(jìn)行比較。提出x形高層建筑順風(fēng)向與橫風(fēng)向動力風(fēng)荷載功率譜密度函數(shù)、相干函數(shù)的計算模型,并根據(jù)風(fēng)洞試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合計算,結(jié)果表明該計算模型與風(fēng)洞試驗結(jié)果吻合較好,可以以此為基礎(chǔ)進(jìn)行類似高層建筑順風(fēng)向與橫風(fēng)向動力響應(yīng)的頻域計算。

開展高層及超高層建筑火災(zāi)試驗研宄時,若不考慮室外環(huán)境風(fēng)場的影響將無法較為真實地反映出建筑外立面真實的火場環(huán)境,既有的環(huán)境風(fēng)場模擬裝置大多應(yīng)用于火災(zāi)科學(xué)以外的領(lǐng)域,雖然也有為數(shù)不多的用于火災(zāi)試驗的環(huán)境風(fēng)場模擬裝置,但其在高層及超高層建筑外立面火災(zāi)試驗方面的應(yīng)用仍存在很大的局限性.本文主要介紹了一種針對上述技術(shù)不足而專門研發(fā)的應(yīng)用于建筑外立面火災(zāi)試驗的環(huán)境風(fēng)場模擬裝置,論述了該裝置的主要組成和技術(shù)功能,并對其今后的應(yīng)用提出設(shè)想和展望.

利用剛性模型的同步測壓風(fēng)洞試驗,研究了矩形截面超高層建筑脈動扭矩的基本特征。研究內(nèi)容包括扭矩系數(shù)的根方差、功率譜密度、豎向相關(guān)性以及橫風(fēng)向脈動風(fēng)力-扭矩相干函數(shù),另外還考察了厚寬比和風(fēng)場類別這兩個參數(shù)對脈動扭矩的影響。研究結(jié)果表明,脈動扭矩系數(shù)隨高度增加遞減,隨厚寬比增加而增加;脈動扭矩譜具有兩個譜峰,譜峰形狀隨厚寬比改變發(fā)生很大變化;相對橫風(fēng)向風(fēng)力,扭矩的豎向相關(guān)系數(shù)隨距離衰減更快;脈動扭矩與橫風(fēng)向風(fēng)力具有較強(qiáng)的相關(guān)性。

在城市化建設(shè)不斷深入的過程中,超高層建筑數(shù)量與日俱增,這使得超高層建筑質(zhì)量愈來愈受到關(guān)注.超高層建筑施工期間,鋁模板施工是重要環(huán)節(jié)之一,與工程整體質(zhì)量、進(jìn)度及成本等都具有密切關(guān)聯(lián).基于此,本文對超高層建筑鋁模板施工進(jìn)行了綜合性闡述,并提出了相關(guān)觀點,以供讀者參考.