不同脈動(dòng)風(fēng)相干函數(shù)對(duì)高層建筑風(fēng)振響應(yīng)的影響

推導(dǎo)了高層建筑在脈動(dòng)風(fēng)荷載作用下考慮樁-土-結(jié)構(gòu)相互作用時(shí)其順風(fēng)向風(fēng)振響應(yīng)的計(jì)算公式,通過(guò)算例說(shuō)明樁-土-結(jié)構(gòu)相互作用對(duì)結(jié)構(gòu)順風(fēng)向風(fēng)振響應(yīng)有明顯的影響。一般而言,在結(jié)構(gòu)的風(fēng)振響應(yīng)分析中,考慮相互作用并不總是安全的,在土中阻尼較小時(shí),考慮相互作用后,結(jié)構(gòu)彈性位移有可能會(huì)大于剛性地基的彈性位移,而結(jié)構(gòu)總響應(yīng)的幅值總是大于剛性基礎(chǔ)時(shí)響應(yīng)的幅值,結(jié)構(gòu)越是高柔,該現(xiàn)象越為明顯,考慮了樁-土-結(jié)構(gòu)相互作用后有可能增加結(jié)構(gòu)風(fēng)振時(shí)的不舒適度。因此,在高層建筑的風(fēng)振響應(yīng)分析中應(yīng)當(dāng)綜合考慮樁-土-結(jié)構(gòu)相互作用的影響。

1 七、高層建筑（高聳結(jié)構(gòu)）的順風(fēng)向和橫風(fēng)向振動(dòng) i.概述 順風(fēng)向和橫風(fēng)向 順風(fēng)向---抖振機(jī)制 橫風(fēng)向---機(jī)制復(fù)雜（高層建筑：紊流+尾流+氣動(dòng)彈性） 研究方法 順風(fēng)向： (1)平均風(fēng)壓（整體型系數(shù)）----準(zhǔn)定常風(fēng)力----隨機(jī)振動(dòng)方法計(jì)算--- 振動(dòng)響應(yīng) (2)同步測(cè)壓----脈動(dòng)風(fēng)力分布---隨機(jī)振動(dòng)方法計(jì)算---振動(dòng)響應(yīng)（不 能應(yīng)用于格構(gòu)式高聳結(jié)構(gòu)） (3)高頻動(dòng)態(tài)測(cè)力天平---一階廣義風(fēng)荷載---振動(dòng)響應(yīng)計(jì)算 (4)氣動(dòng)彈性模型試驗(yàn)----直接獲得振動(dòng)響應(yīng) 橫風(fēng)向： (1)同步測(cè)壓----脈動(dòng)風(fēng)力分布---隨機(jī)振動(dòng)方法計(jì)算---振動(dòng)響應(yīng)（不 能應(yīng)用于格構(gòu)式高聳結(jié)構(gòu)） (2)高頻動(dòng)態(tài)測(cè)力天平---一階廣義風(fēng)荷載---振動(dòng)響應(yīng)計(jì)算 (3)氣動(dòng)彈性模型試驗(yàn)----直接獲得和振動(dòng)響應(yīng) ii、高層建筑風(fēng)壓分布特性 2．1概述

精品文檔 精品文檔 七、高層建筑（高聳結(jié)構(gòu)）的順風(fēng)向和橫風(fēng)向振動(dòng) i.概述 順風(fēng)向和橫風(fēng)向 順風(fēng)向---抖振機(jī)制 橫風(fēng)向---機(jī)制復(fù)雜（高層建筑：紊流+尾流+氣動(dòng)彈性） 研究方法 順風(fēng)向： (1)平均風(fēng)壓（整體型系數(shù)）----準(zhǔn)定常風(fēng)力----隨機(jī)振動(dòng)方法計(jì)算--- 振動(dòng)響應(yīng) (2)同步測(cè)壓----脈動(dòng)風(fēng)力分布---隨機(jī)振動(dòng)方法計(jì)算---振動(dòng)響應(yīng)（不 能應(yīng)用于格構(gòu)式高聳結(jié)構(gòu)） (3)高頻動(dòng)態(tài)測(cè)力天平---一階廣義風(fēng)荷載---振動(dòng)響應(yīng)計(jì)算 (4)氣動(dòng)彈性模型試驗(yàn)----直接獲得振動(dòng)響應(yīng) 橫風(fēng)向： (1)同步測(cè)壓----脈動(dòng)風(fēng)力分布---隨機(jī)振動(dòng)方法計(jì)算---振動(dòng)響應(yīng)（不 能應(yīng)用于格構(gòu)式高聳結(jié)構(gòu)） (2)高頻動(dòng)態(tài)測(cè)力天平---一階廣義風(fēng)荷載---振動(dòng)響應(yīng)計(jì)算 (3)氣動(dòng)彈性模型試驗(yàn)----直接獲得和振動(dòng)響應(yīng) ii、高層建筑風(fēng)壓分布特性

從懸臂梁振動(dòng)理論出發(fā),討論了高層建筑風(fēng)響應(yīng)的計(jì)算以及在風(fēng)洞中利用高頻天平測(cè)量高層建筑風(fēng)荷載的原理,并進(jìn)一步分析討論了沿建筑物高度分布的平均風(fēng)力、脈動(dòng)風(fēng)力、風(fēng)致振動(dòng)慣性力以及建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所需要的等效靜態(tài)風(fēng)荷載的確定問(wèn)題,指出了所提方法的局限性和應(yīng)用范圍,可為高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的風(fēng)荷載確定提供參考.分析結(jié)果表明,求沿高層建筑高度分布的等效靜態(tài)風(fēng)荷載的方法適用于順風(fēng)向風(fēng)力,在應(yīng)用于橫風(fēng)向風(fēng)力時(shí)由于渦脫落力的影響有理論誤差.

推導(dǎo)了脈動(dòng)風(fēng)荷載作用下考慮土-結(jié)構(gòu)相互作用時(shí)高層建筑結(jié)構(gòu)加速度響應(yīng)的計(jì)算公式.算例表明土-結(jié)構(gòu)相互作用對(duì)高層建筑風(fēng)振加速度響應(yīng)有明顯影響.一般而言,在軟土地基上土-結(jié)構(gòu)相互作用使高層建筑風(fēng)振時(shí)加速度增加,從而增加了人體的不舒適感,甚至有可能影響到高層建筑的使用功能,故在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)引起重視.

基于某典型高層建筑詳細(xì)的風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果,計(jì)算分析了該結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)等效靜風(fēng)荷載及結(jié)構(gòu)頂部峰值加速度響應(yīng),與前期的風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果相對(duì)比,評(píng)估了不同風(fēng)洞試驗(yàn)條件和周邊建筑對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響,獲得的結(jié)果可以用于此結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)設(shè)計(jì)以及居住者舒適度評(píng)估。

高層建筑的等效設(shè)計(jì)風(fēng)荷載與風(fēng)振響應(yīng)研究——基于某典型高層建筑詳細(xì)的風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果，計(jì)算分析了該結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)等效靜風(fēng)荷載及結(jié)構(gòu)頂部峰值加速度響應(yīng)，與前期的風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果相對(duì)比，評(píng)估了不同風(fēng)洞試驗(yàn)條件和周邊建筑對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，獲得的結(jié)果可以用于此結(jié)構(gòu)...

在大氣邊界層風(fēng)洞中開(kāi)展了在0.5h和0.85h高度設(shè)置洞口的高層建筑剛性模型測(cè)力試驗(yàn),獲得不同洞口尺寸、高度、位置以及數(shù)量時(shí)的高層建筑風(fēng)致基底反力.從基底彎矩系數(shù)和基底一階廣義氣動(dòng)力譜研究了不同洞口設(shè)置對(duì)高層建筑風(fēng)效應(yīng)的影響.研究結(jié)果表明:1)順風(fēng)向開(kāi)洞能有效地降低順風(fēng)向基底平均彎矩,并且上部開(kāi)洞效果優(yōu)于下部開(kāi)洞,開(kāi)洞率越大效果越明顯;橫向基底平均彎矩比較小,大開(kāi)洞提高基底橫向平均彎矩,小開(kāi)洞則相反;開(kāi)洞對(duì)橫風(fēng)向與順風(fēng)向的基底脈動(dòng)彎矩都有較大影響.2)不管是大開(kāi)洞還是小開(kāi)洞,在折算頻率約為0.12位置處,均出現(xiàn)了與旋渦脫落頻率相近的窄帶峰值,且不同工況下,低頻段的功率譜值差異略大于高頻段.

基于風(fēng)洞試驗(yàn)數(shù)據(jù)和隨機(jī)振動(dòng)理論,本文提出了矩形高層建筑橫風(fēng)向風(fēng)振響應(yīng)簡(jiǎn)化計(jì)算公式,這些簡(jiǎn)化公式的提出將求高層建筑橫風(fēng)向風(fēng)振響應(yīng)的復(fù)雜積分變?yōu)榉奖愕拇鷶?shù)運(yùn)算。本文應(yīng)用這些簡(jiǎn)化公式對(duì)大量的矩形高層建筑實(shí)例進(jìn)行了計(jì)算、分析。將本文提出的簡(jiǎn)化公式計(jì)算結(jié)果與積分計(jì)算結(jié)果比較,相對(duì)誤差基本上在5%以內(nèi),因此本文提出的公式有較高的精度。用本文簡(jiǎn)化公式計(jì)算得到的高層建筑橫風(fēng)向風(fēng)振響應(yīng)與日本建筑荷載規(guī)范、加拿大國(guó)家建筑規(guī)范計(jì)算得到的橫風(fēng)向風(fēng)振響應(yīng)比較,總體上差異較小。由于本文提出的簡(jiǎn)化公式所依據(jù)的風(fēng)洞試驗(yàn)?zāi)Ｐ秃蛿?shù)據(jù)較為精細(xì),因此本文簡(jiǎn)化公式有相當(dāng)高的可靠性與合理性。

脈動(dòng)風(fēng)作用下高聳塔結(jié)構(gòu)風(fēng)振響應(yīng)研究

一般復(fù)雜高層建筑的質(zhì)量中心和剛度中心不重合,由此產(chǎn)生結(jié)構(gòu)平扭耦合響應(yīng)。隨著高度的增加,高層建筑結(jié)構(gòu)對(duì)風(fēng)的作用愈加敏感,作用在結(jié)構(gòu)上的風(fēng)荷載成為控制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要荷載。本文對(duì)具有剛度偏心的高層建筑結(jié)構(gòu)的風(fēng)振響應(yīng)進(jìn)行研究,通過(guò)有限元分析結(jié)果發(fā)現(xiàn):風(fēng)作用于高層建筑結(jié)構(gòu)時(shí),結(jié)構(gòu)剛度中心的偏移對(duì)結(jié)構(gòu)響應(yīng)有明顯的影響。

文章以某超高層建筑為工程背景,利用etabs9.7軟件模擬了該層結(jié)構(gòu)所受的脈動(dòng)風(fēng)速過(guò)程,進(jìn)行了不同風(fēng)壓影響下的風(fēng)振響應(yīng)分析,模擬了5種非線性黏滯阻尼器的振動(dòng)控制方案,并對(duì)不同方案的減振效果做出了對(duì)比分析。研究結(jié)果表明,該工程減振方案所用的黏滯流體阻尼器性能穩(wěn)定,可以有效降低結(jié)構(gòu)風(fēng)致振動(dòng)響應(yīng),結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)位移和加速度響應(yīng)的降幅最大達(dá)35.25%和37.50%。

本文通過(guò)對(duì)在新上海國(guó)際大廈樓頂對(duì)\"云娜臺(tái)風(fēng)\"測(cè)得的風(fēng)資料進(jìn)行的統(tǒng)計(jì)和分析,提出了此次臺(tái)風(fēng)的主要影響指標(biāo),與理論計(jì)算進(jìn)行了對(duì)比,指出了平均風(fēng)壓與平均風(fēng)速的二次指數(shù)關(guān)系造成了風(fēng)荷載的過(guò)高估計(jì)。

推導(dǎo)了脈動(dòng)風(fēng)荷載作用下考慮樁-土-結(jié)構(gòu)相互作用時(shí)高層建筑順風(fēng)向風(fēng)振加速度響應(yīng)的計(jì)算公式,通過(guò)算例說(shuō)明樁-土-結(jié)構(gòu)相互作用對(duì)結(jié)構(gòu)順風(fēng)向風(fēng)振加速度響應(yīng)有明顯的影響。一般而言,各參數(shù)變化對(duì)加速度響應(yīng)的影響的幅度不同,在土中阻尼較小時(shí),考慮相互作用后,結(jié)構(gòu)的加速度響應(yīng)要比不考慮樁-土-結(jié)構(gòu)相互作用時(shí)大,即考慮了樁-土-結(jié)構(gòu)相互作用后有可能增加結(jié)構(gòu)風(fēng)振時(shí)的不舒適度。因此,在高層建筑的風(fēng)振舒適度設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)特別考慮到樁-土-結(jié)構(gòu)相互作用的影響。

針對(duì)我國(guó)現(xiàn)行建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范規(guī)定的削角和凹角兩種角沿修正形式,進(jìn)行了7種截面形式高層建筑模型的風(fēng)洞測(cè)壓試驗(yàn)。定義角沿修正比為單個(gè)角沿沿主軸方向投影長(zhǎng)度與全截面在同一方向投影長(zhǎng)度之比,分析了角沿修正比對(duì)建筑風(fēng)荷載的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明:截面采用角沿修正是減小矩形截面建筑順風(fēng)向和橫風(fēng)向風(fēng)荷載的有效方式;截面采用角沿修正比為10%的凹角修正時(shí),建筑順風(fēng)向風(fēng)力系數(shù)平均值和均方根值降低最多;截面采用角沿修正比為20%的凹角修正時(shí),橫風(fēng)向風(fēng)力系數(shù)均方根值降低最多;從頻域來(lái)看,角沿修正對(duì)順風(fēng)向風(fēng)力功率譜影響不大,而隨著角沿修正比的增大,橫風(fēng)向風(fēng)力功率譜譜峰對(duì)應(yīng)的折算頻率將向高頻部分移動(dòng)。

本文提出用可調(diào)液體－質(zhì)量阻尼器控制高層建筑側(cè)移與扭轉(zhuǎn)風(fēng)振響應(yīng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算方法，分析結(jié)果表明，被動(dòng)可調(diào)液體－質(zhì)量阻尼器能夠有交地減小高層建筑的三維耦聯(lián)風(fēng)振響應(yīng)，是一種有實(shí)用價(jià)值的結(jié)構(gòu)控制裝置。

采用rng的k-ε湍流模型,對(duì)處于b類地貌風(fēng)場(chǎng)中的不同高度處設(shè)置洞口的高層建筑進(jìn)行數(shù)值模擬,通過(guò)udf編程設(shè)定風(fēng)速和湍流強(qiáng)度等參數(shù).結(jié)果表明:當(dāng)洞口位于0.85h高層建筑時(shí),風(fēng)速在迎風(fēng)面前方減弱,在側(cè)面增大并形成對(duì)稱渦旋,在背風(fēng)面形成尾流;洞口內(nèi)形成狹縫效應(yīng)風(fēng)速最大;當(dāng)洞口位于不同位置時(shí),洞口對(duì)迎風(fēng)面和側(cè)面風(fēng)壓以及順風(fēng)向基底彎矩都有影響;洞口位于0.65h時(shí),側(cè)面風(fēng)壓系數(shù)較小,基底彎矩降幅最大,因此在0.65h開(kāi)洞最為有利.

計(jì)算風(fēng)工程作為風(fēng)洞試驗(yàn)的補(bǔ)充技術(shù),已得到越來(lái)越多的應(yīng)用,但是使用rns方法進(jìn)行非定常計(jì)算精度低,而大渦模擬可對(duì)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(duì)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(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,簡(jiǎn)要闡述了建筑體型對(duì)風(fēng)荷載的影響。將大渦模擬得到的非定常風(fēng)壓時(shí)程作為結(jié)構(gòu)激勵(lì),采用頻域法計(jì)算高層建筑的隨機(jī)振動(dòng)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(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。對(duì)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(cè)點(diǎn)布置、不同步測(cè)試帶來(lái)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(yàn)結(jié)果基本一致,可以將本文方法計(jì)算得到的風(fēng)荷載作為設(shè)計(jì)依據(jù)。

高層建筑上風(fēng)壓場(chǎng)的某些區(qū)域具有明顯的非高斯特性,與傳統(tǒng)的高斯風(fēng)壓場(chǎng)相比,非高斯風(fēng)壓場(chǎng)會(huì)使幕墻結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)增大。從模擬非高斯風(fēng)壓場(chǎng)入手,以幕墻結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)位移根方差為比較對(duì)象,對(duì)幕墻結(jié)構(gòu)等效模型進(jìn)行動(dòng)力分析,得出非高斯風(fēng)壓場(chǎng)較高斯風(fēng)壓場(chǎng)動(dòng)力特性增大15%的結(jié)論。

為考慮風(fēng)速、結(jié)構(gòu)阻尼、自振周期和風(fēng)載體型系數(shù)等計(jì)算參數(shù)的隨機(jī)性對(duì)結(jié)構(gòu)風(fēng)振加速度響應(yīng)的影響,提出了兩種估計(jì)結(jié)構(gòu)風(fēng)振加速度響應(yīng)的概率分布特征的新方法:通過(guò)分析計(jì)算參數(shù)對(duì)風(fēng)振加速度響應(yīng)的影響,將復(fù)雜的風(fēng)振響應(yīng)計(jì)算公式轉(zhuǎn)化為僅由計(jì)算參數(shù)冪乘積組成的簡(jiǎn)化公式,并結(jié)合概率分析估計(jì)響應(yīng)分布的前兩階矩;在簡(jiǎn)化公式和熵分析方法的基礎(chǔ)上引入了概率分布近似,從而直接導(dǎo)出加速度響應(yīng)的分布參數(shù)和分布形式.經(jīng)過(guò)與montecarlo模擬和誤差傳播方法的比較,結(jié)果表明,這兩種方法具有計(jì)算量小、計(jì)算精度高的特點(diǎn).

為了降低強(qiáng)風(fēng)對(duì)高層建筑頂部結(jié)構(gòu)飄板幕墻的損壞，延長(zhǎng)其使用壽命，對(duì)強(qiáng)風(fēng)下高層建筑頂部結(jié)構(gòu)飄板幕墻風(fēng)振響應(yīng)進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)。采用風(fēng)振響應(yīng)譜的分析方法對(duì)飄板幕墻的風(fēng)振響應(yīng)進(jìn)行了分析。通過(guò)對(duì)8種強(qiáng)風(fēng)的風(fēng)速譜、建筑物高度和飄板幕墻梁的剛度這三個(gè)變量下獲得的飄板幕墻風(fēng)振響應(yīng)和風(fēng)振系數(shù)的實(shí)驗(yàn)分析，能夠得出以下結(jié)論：（1）在不同的風(fēng)速譜下實(shí)驗(yàn)得到的飄板幕墻風(fēng)振響應(yīng)與風(fēng)振系數(shù)的值存在較大的差異；（2）建筑物高度的不同，飄板幕墻的風(fēng)振響應(yīng)也不同；（3）飄板幕墻的風(fēng)振響應(yīng)受到結(jié)構(gòu)梁剛度的影響較大，而其風(fēng)振系數(shù)受到結(jié)構(gòu)梁剛度的影響極小。實(shí)驗(yàn)結(jié)果為高層建筑頂部結(jié)構(gòu)飄板幕墻的設(shè)計(jì)提供了重要的參考。

高層隔震建筑風(fēng)振響應(yīng)研究——本文對(duì)比分析了高層隔震建筑和高層非隔震建筑的風(fēng)振響應(yīng)，并重點(diǎn)分析了高層隔震風(fēng)振響應(yīng)特點(diǎn)。首先，根據(jù)鉛芯橡膠隔震支座和上部結(jié)構(gòu)的力學(xué)特點(diǎn)，分別建立了高層隔震和高層非隔震的空間有限元模型；其次，基于引入時(shí)間抽取快速離散...