复杂周边环境下超高层建筑的强风动力响应特性

在较高湍流度流场用高频测力天平方法对金茂大厦模型进行了风洞试验,分析了周围建筑以及待建的环球金融中心对金茂大厦的基础平均风荷载、气动风荷载和风振响应的影响和干扰效应。结果表明:湍流度对静风荷载影响甚少,但对动力风荷载以及风振响应影响很大;总的来说,d类流场下的结构抖振效应要明显高于b类地貌情况。环球金融中心对金茂大厦有很大的静力遮挡影响,同时也增大了其风振响应和总的风振荷载,其中对总风振荷载的干扰效应随着湍流度的增加而降低,但在d类地貌下且梯度风高度处的湍流度为15.8%时的干扰因子依然较为明显,干扰效应并没有消失。

以深圳市南山区蛇口人民医院新大楼作为项目实例,介绍了复杂周边环境基坑支护方案的选择,检测数据说明合理选择支护形式对建筑工程安全性与经济性有很大的影响。

针对广州珠江新城核心区利通大厦核心筒混凝土整体变形监测体系,分析了超高层风环境下结构的风振动及其动力特性,建立了监测变形体的模型,并根据理论模型设置监测点并计算其理论数据和理论监测周期。通过记录翔实的科学数据,为设计、施工提供真实、准确的信息,创造良好的社会效益和经济效益。

文章以某超高层建筑为工程背景,利用etabs9.7软件模拟了该层结构所受的脉动风速过程,进行了不同风压影响下的风振响应分析,模拟了5种非线性黏滞阻尼器的振动控制方案,并对不同方案的减振效果做出了对比分析。研究结果表明,该工程减振方案所用的黏滞流体阻尼器性能稳定,可以有效降低结构风致振动响应,结构顶点位移和加速度响应的降幅最大达35.25%和37.50%。

笔者根据超高层巨型建筑结构体系的构造特点,论述了将结构振动控制原理融入巨型结构本身构造之中的构造新结构体系的方法,并采用这一方法提出了巨子型有控结构体系mscss(mega-subcontrolledstructuralsystem),分析了mscss的构造原则及控制理论背景,研究了mscss在罕遇地震及超罕遇地震(加速度峰值达到1000g)时的结构响应控制特性、塑性铰发生规律及结构灾变情况。通过与巨型框架结构的灾变情况相比,表明了mscss抵御地震作用的高可靠性及良好的经济性,也表明了将结构振动控制原理融入结构自身的构造之中、通过结构自身的功能单元实现结构响应控制的方法是合适的,是研究超高层建筑结构新体系的有效途径之一。

通过对某具体工程中基坑支护方案的设计分析,得出对于范围较大、周边环境复杂的基坑,针对其不同部位、不同安全等级和边坡情况选择不同的支护方式,可以在保证边坡安全前提下合理降低支护成本,做到既安全又经济适用.

1、引言近年来,我国建筑业快速发展,设计和兴建了大量的高层建筑、电视塔和大跨度桥梁等高耸结构物。例如广州中信广场高391m,上海环球金融中心高492m,广州国际金融中心(广州西塔)建筑高度437.5m,上海中心大厦高度632m等。随着超高层建筑的不断涌现,建筑结构向超高、跨度更大的方向发展,施工进度不断加快,给施工安全与结构成型带来新课题。

在周边高楼林立、车流量大、人员密集的环境下进行地基与地下大空间爆破开挖施工,不可避免地会对邻近房屋产生振动影响.针对爆破施工对邻近建筑的影响判断,本文首先对爆破施工周边某高层建筑在爆破施工前、后进行动力特性测试,并对所采集的振动数据进行分析,研究该建筑爆破前、后自振频率是否有异常;同时研究爆破时建筑物所在地基础峰值振动速度是否在安全允许范围以内;对爆破施工进行数据分析,分析该建筑是否在爆破安全距离以外,并对测试建筑在爆破施工前、后裂缝情况进行普查对比,分析爆破施工是否对房屋结构构件产生影响.研究结果表明:该建筑结构自振频率在爆破施工前、后无明显变化;爆破时建筑物所在地基础峰值振动速度在安全允许范围内;该建筑在爆破施工振动安全距离以外;爆破施工对该建筑结构构件裂缝未产生明显影响.

以重庆宾馆为工程背景,制作了缩尺比为1∶300的试验模型,并进行了刚性模型同步测压风洞试验,采集了重庆宾馆建筑表面的脉动风压时程。风洞试验包括有周边建筑和无周边建筑两类工况。采用风洞试验的脉动风压时程数据,考虑该高层建筑2个主轴方向的前4阶弯曲模态,进行了其风致响应研究,得到了建筑顶部的位移响应和加速度响应,并进行了人体舒适度验算。采用惯性风荷载法,研究了建筑主轴方向的等效静力风荷载。结果表明:对于高度为300m的混凝土高层建筑,仅考虑1阶模态进行风致响应分析,位移响应能满足工程精度的要求,但加速度响应误差较大,至少应考虑前4阶模态;重庆宾馆10年重现期下建筑顶部的峰值加速度为0.144m/s2,满足舒适度限制要求;横风向平均风荷载较小,但惯性风荷载较大。

高层建筑及复杂和超高层建筑的基础设计 摘要：为保证高层建筑使用过程的安全性，延长使用寿命，提出加强高层建筑基础设计的建议。本文首 先浅谈高层建筑基础设计的特征，其次探讨了嵌岩桩、平板式筏形、桩筏等基础形式的特征及施工工艺等， 最后分析了建筑基础设计的相关注意事项。希望与同行共同分享施工经验，共同优化高层建筑基础设计效 果，推动建筑行业健稳、持久发展进程。在当代生活中，高层建筑与超高层建筑逐渐兴起，与传统建筑不 同的是，高层建筑与超高层建筑在结构设计上均有着不同程度的复杂性。人们的居住需求和审美需求，同 时对复杂高层和超高层建筑提出了相当高的要求。本文主要针对复杂高层和超高层建筑的结构设计进行分 析。 关键词：高层建筑；基础设计；基础形式；施工工艺；复杂高层；超高层建筑；结构设计 1高层建筑基础设计特征 在对任何建筑物基础设计之前，一定要获得足够的材料，这些材料包括两大部分

近年来大量超高层建筑结构与风荷载相关的研究工作相继开展,取得了很多有意义的成果。文章以某超高层建筑为例进行了研究,在随机风致振动影响下,叙述了风荷载特性与脉动风荷载的数值模拟方法。采用matlab软件分析了结构在x、y两个不同方向在脉动风荷载作用下的时程响应,为提高结构的安全舒适使用性能以及为该结构的风振控制设计提供了依据和参考。

城市中心地区大型综合开发项目的深基坑工程,在周边环境十分复杂、地质条件恶劣.本文结合工程实例,探索研究大型复杂环境下深基坑工程分坑顺作,合理分块开挖、随挖随撑,并研究对周边环境的影响.

大型超高层建筑结构具有自由度数庞大、小阻尼及振型密集等特点,针对传统方法在处理大型复杂实际结构受多点随机激励中存在计算效率比较低或精确性不高等不足,提出了基于虚拟激励法的复杂超高耸结构的随机风振响应分析方法.运用虚拟激励法将脉动风荷载作用下的多点激励转化为简谐虚拟激励向量,并根据平稳随机理论推导出相应风振响应的表达式,自动计入了多点风激励的空间相关性和振型间的相关性.以目前在建的深圳第一高楼——深圳金基大厦为算例,分析结果验证了方法的有效性和准确性,可以提高多点随机激励响应的计算效率和精确度,在大型高层实际工程风振响应计算分析中有较强的实用价值.

超高层建筑的风振响应及等效静风荷载研究——为避免中国现行《建筑结构荷载规范》(gb50009-2001)中所采用的风振系数仅考虑结构的1阶振型，而不考虑周围环境影响对体型不规则超高层建筑结构抗风设计造成的不合理性，采用风洞试验与风振动力响应计算分析相结合的...

在同济大学tj2边界层风洞中进行了上海环球金融中心气动弹性模型的风洞试验,分析了距离较远且高度约为环球金融中心一半的周边建筑以及距离较近且高度与环球金融中心相当的金茂大厦对环球金融中心顶部平动和转动平均位移、均方根位移和绝对最大加速度的干扰效应.结果表明:当高层密集建筑群(不考虑金茂大厦)集中在上游或上游偏一侧时,会对平均值和均方根有一定的影响,特别是扭转响应,当高层密集建筑群集中在下游时,影响很小;当金茂大厦位于环球金融中心的上游或上游稍偏一侧时,会减小环球金融中心的平动平均位移响应,表现为挡风效应,其尾流会增大环球金融中心的平动均方根位移响应,而当遮挡效应使得平均或脉动压力在形心轴两侧分布不均时会增大转动平均或均方根位移响应.与以往研究不同的是,当金茂大厦位于环球金融中心下游或下游偏一侧时,会改变环球金融中心的漩涡脱落频率,当漩涡脱落频率和结构第一阶固有频率接近时,会在该频率振动方向产生显著的涡激共振现象.当金茂大厦位于环球金融中心一侧时会产生狭道效应(穿堂风),可能会对水平和扭转的平均和均方根位移响应产生影响,视狭道方位和压力分布状况而定.

以兰州某基坑工程为研究背景,对基坑的支护结构以及周围环境进行全面分析。基坑采用咬合桩＋预应力锚索支护形式,考虑土体与围护结构的相互作用,在基坑支护结构周围环境的监测数据基础上结合adina三维有限元分析进行对比和分析。结果表明：基坑开挖对周围建筑物沉降影响的主要因素是建筑物的基础形式,建筑物的最大变形位置不随基坑开挖施工工况的变化而变化,建筑物最大变形位置等于支护桩后0.5～0.7倍基坑开挖深度;基坑开挖导致锚索轴力逐层增加,同一剖面不同标高的锚索施工对其他锚索轴力的影响较大;由于有限元建模是一个整体过程,考虑施工时间较短并且考虑环境及施工的影响因素较少,而在实际过程中由于基坑施工及岩土环境等因素导致在数值模拟中靠近基坑处出现了地表隆起而在实际工程中没有出现。

以兰州某基坑工程为研究背景,对基坑的支护结构以及周围环境进行全面分析。基坑采用咬合桩＋预应力锚索支护形式,考虑土体与围护结构的相互作用,在基坑支护结构周围环境的监测数据基础上结合adina三维有限元分析进行对比和分析。结果表明：基坑开挖对周围建筑物沉降影响的主要因素是建筑物的基础形式,建筑物的最大变形位置不随基坑开挖施工工况的变化而变化,建筑物最大变形位置等于支护桩后0.5～0.7倍基坑开挖深度;基坑开挖导致锚索轴力逐层增加,同一剖面不同标高的锚索施工对其他锚索轴力的影响较大;由于有限元建模是一个整体过程,考虑施工时间较短并且考虑环境及施工的影响因素较少,而在实际过程中由于基坑施工及岩土环境等因素导致在数值模拟中靠近基坑处出现了地表隆起而在实际工程中没有出现。

以兰州某基坑工程为研究背景,对基坑的支护结构以及周围环境进行全面分析。基坑采用咬合桩+预应力锚索支护形式,考虑土体与围护结构的相互作用,在基坑支护结构周围环境的监测数据基础上结合adina三维有限元分析进行对比和分析。结果表明:基坑开挖对周围建筑物沉降影响的主要因素是建筑物的基础形式,建筑物的最大变形位置不随基坑开挖施工工况的变化而变化,建筑物最大变形位置等于支护桩后0.5~0.7倍基坑开挖深度;基坑开挖导致锚索轴力逐层增加,同一剖面不同标高的锚索施工对其他锚索轴力的影响较大;由于有限元建模是一个整体过程,考虑施工时间较短并且考虑环境及施工的影响因素较少,而在实际过程中由于基坑施工及岩土环境等因素导致在数值模拟中靠近基坑处出现了地表隆起而在实际工程中没有出现。

以兰州某基坑工程为研究背景,对基坑的支护结构以及周围环境进行全面分析.基坑采用咬合桩+预应力锚索支护形式,考虑土体与围护结构的相互作用,在基坑支护结构周围环境的监测数据基础上结合adina三维有限元分析进行对比和分析.结果表明:基坑开挖对周围建筑物沉降影响的主要因素是建筑物的基础形式,建筑物的最大变形位置不随基坑开挖施工工况的变化而变化,建筑物最大变形位置等于支护桩后0.5~0.7倍基坑开挖深度;基坑开挖导致锚索轴力逐层增加,同一剖面不同标高的锚索施工对其他锚索轴力的影响较大;由于有限元建模是一个整体过程,考虑施工时间较短并且考虑环境及施工的影响因素较少,而在实际过程中由于基坑施工及岩土环境等因素导致在数值模拟中靠近基坑处出现了地表隆起而在实际工程中没有出现.

以某一高492m、具有特殊体型的超高层建筑为工程背景,研究超高层建筑层风力规格化功率谱曲线的特点并给出其数学函数模型。首先,在同济大学tj-2边界层风洞中对该超高层建筑进行刚性模型分组同步测压风洞试验,得到各测点层的风力系数时程,并对各层风力系数的频谱特性进行分析,归纳出各层风力规格化功率谱曲线沿高度变化的特点;然后,根据试验所得的功率谱曲线的特点,给出顺风向、横风向和扭转风向的层风力规格化功率谱数学函数表达式,用该数学模型对各层风力功率谱曲线进行拟合的效果非常理想,同时,对各层风力功率谱函数的拟合参数进行归纳总结,得到统一的参数结果。研究结果表明层风力功率谱函数是有效的。

以上海陆家嘴地区的环球金融中心为研究对象,根据刚性模型测压风洞试验结果,研究在周边建筑干扰下,超高层建筑的表面风压系数和各层风力系数的幅值特征。研究发现:当密集建筑群位于环球金融中心上游时,会使其下部被遮挡面的正压力均值减小,甚至可能变成负压力,而对压力根方差的影响比较复杂,有可能使其增大2～3倍,也有可能使其减小;当金茂大厦位于环球金融中心上游时,会使其被遮挡面的正压力均值减小,甚至可能变成负压力(绝对值有可能会增大1倍),也可能使其被遮挡面的压力根方差增大1～2倍;当金茂大厦和周边密集建筑群位于环球金融中心的下游时,风压幅值的干扰效果不太明显;当金茂大厦位于环球金融中心上游时,对其中下部各层风力系数幅值影响较大,而在上游金茂大厦和密集建筑群的共同干扰下,环球金融中心下部的风力系数幅值非常紊乱。研究为超高层建筑在周边建筑干扰下的玻璃幕墙和结构抗风设计等提供参考。

以武汉市一幢结构高175.55m,地上55层,采用钢筋混凝土剪力墙的超高层建筑为研究对象。通过使用有限元软件etabs,分析该建筑的结构动力特性,确定振型分解法的合理振型参与数,以及通过弹性时程法分析在最不利地震波作用下该结构的地震反应。