气动阻尼对高层建筑横风向风振响应的影响

随着建筑高度的增加,结构自振周期延长,抗侧刚度相对变小,风荷载效应增大。本文以200m高的高层建筑为研究对象,基于风洞试验所得的横风向风压时程数据对其结构进行了计算。试验模型缩尺比为1/400。试验取风向角从0°到45°,每级风向角增量为5°,模拟了两种地面粗糙度。对试验数据进行了迎风面和背风面气动效应的分析。考虑结构第一模态振型发生的位移,由振型分解法按duhamel积分获得了结构顶点位移和顶点加速度,探讨了结构响应最大值和标准差与风向角、结构自振基频、地面粗糙度等因素的关系。研究表明:风荷载效应与风向角有密切的联系,结构最大响应一般发生在0°。

首先介绍了3种较为常见的脉动风相干函数表达形式,然后基于随机振动理论在频域内推导了高层结构风振响应的无量纲化解析式,在此基础上对采用不同脉动风相干函数所得到的高层结构风振响应分析结果进行了比较。结果表明,不同脉动风相干函数对结构风振响应分析结果的影响主要体现在共振响应部分,采用不考虑频率项的相干函数所得到的风振响应分析结果要偏大60%左右。最后,对中国荷载规范给出的脉动影响系数ν计算提出了应乘以0.6~0.7折减系数的建议。

作为对高层建筑起控制作用的风致振动；顺风向响应在抗风设计中尤为重要.多国风荷载规范均给出了典型的矩形断面形式的高层建筑顺风向响应计算方法；但不同的计算方法导致结果存在偏差.以某矩形高层建筑为例；基于风洞试验比较研究中国、美国及加拿大规范计算方法.研究表明:因平均风速定义的差异；中国风振系数取值要高于美国的阵风影响系数；相比频域法的计算结果；中国规范中采用的惯性风荷载法计算结果偏大；在相同风荷载作用下；中国和加拿大规范方法得到的顺风向最大位移响应值偏大；结构设计偏于保守.美国规范的计算结果相对偏小；相对偏于不安全；相比于加拿大阵风荷载因子法；中国惯性风荷载法风致响应偏小.

本文提出用可调液体－质量阻尼器控制高层建筑侧移与扭转风振响应的设计与计算方法，分析结果表明，被动可调液体－质量阻尼器能够有交地减小高层建筑的三维耦联风振响应，是一种有实用价值的结构控制装置。

高层建筑的顺风向风振响应分析及舒适度研究——根据性能设计的要求，高层建筑的抗风设计需要考虑人员舒适性要求。本文提出了用于结构顺风向风振响应分析的广义脉冲响应函数法，用来计算随机激励和结构响应之间的传递函数，这样就可以计算高层建筑结构在风荷载作...

基于某典型高层建筑详细的风洞试验结果,计算分析了该结构的基础等效静风荷载及结构顶部峰值加速度响应,与前期的风洞试验结果相对比,评估了不同风洞试验条件和周边建筑对试验结果的影响,获得的结果可以用于此结构的抗风设计以及居住者舒适度评估。

高层建筑的等效设计风荷载与风振响应研究——基于某典型高层建筑详细的风洞试验结果，计算分析了该结构的基础等效静风荷载及结构顶部峰值加速度响应，与前期的风洞试验结果相对比，评估了不同风洞试验条件和周边建筑对试验结果的影响，获得的结果可以用于此结构...

按通常的方法将高层建筑顺风向风荷载及风致响应分解为平均、背景和共振三部分。在合理简化的基础上提出了形式简单、与响应类型无关的背景和共振等效风荷载和响应的简化计算公式。两个典型数值算例的计算表明,该法精度很高,是一种很好的实用计算方法。

该文设计了一种质量和结构阻尼比可调的底部弹性支撑刚性体的双向摆式气弹模型,并通过气弹模型风洞试验获得模型顶部加速度响应时程。运用改进的随机减量技术,识别了湍流场中强风下方截面高层建筑横风向气动阻尼比。分析了风场类别、结构阻尼比、均匀当量质量以及模型高宽比对横风向气动阻尼比随折算风速变化规律的影响。最后提出了横风向气动阻尼比的经验公式,并将引入气动阻尼比后的横风向响应计算值与气弹模型风洞试验测量值比较,证明了该气动阻尼比经验公式的正确性和实用性。

一般复杂高层建筑的质量中心和刚度中心不重合,由此产生结构平扭耦合响应。随着高度的增加,高层建筑结构对风的作用愈加敏感,作用在结构上的风荷载成为控制结构设计的主要荷载。本文对具有刚度偏心的高层建筑结构的风振响应进行研究,通过有限元分析结果发现:风作用于高层建筑结构时,结构刚度中心的偏移对结构响应有明显的影响。

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%。

建筑物门窗开启后形成开孔房屋,大跨度柔性屋盖结构在内外压共同作用下表现出显著的流固耦合特性,气动阻尼在开孔前后屋盖结构的振动中将发生改变。本文结合风洞模型试验,联合采用经验模态分解法、随机减量法和希耳伯特变换法对一大跨屋盖风致振动的气动阻尼进行识别。运用这一方法分别识别出大跨柔性屋盖在四周封闭和迎风面开孔两种状态下的气动阻尼。在此基础上对本模型屋盖进行的风振响应计算表明,气动阻尼有效地抑制了屋盖风振,考虑气动阻尼影响的数值计算与试验结果吻合得较好,说明本文采用的联合方法能有效地识别柔性屋盖结构风振响应中的气动阻尼。

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.

1 七、高层建筑（高耸结构）的顺风向和横风向振动 i.概述 顺风向和横风向 顺风向---抖振机制 横风向---机制复杂（高层建筑：紊流+尾流+气动弹性） 研究方法 顺风向： (1)平均风压（整体型系数）----准定常风力----随机振动方法计算--- 振动响应 (2)同步测压----脉动风力分布---随机振动方法计算---振动响应（不 能应用于格构式高耸结构） (3)高频动态测力天平---一阶广义风荷载---振动响应计算 (4)气动弹性模型试验----直接获得振动响应 横风向： (1)同步测压----脉动风力分布---随机振动方法计算---振动响应（不 能应用于格构式高耸结构） (2)高频动态测力天平---一阶广义风荷载---振动响应计算 (3)气动弹性模型试验----直接获得和振动响应 ii、高层建筑风压分布特性 2．1概述

精品文档 精品文档 七、高层建筑（高耸结构）的顺风向和横风向振动 i.概述 顺风向和横风向 顺风向---抖振机制 横风向---机制复杂（高层建筑：紊流+尾流+气动弹性） 研究方法 顺风向： (1)平均风压（整体型系数）----准定常风力----随机振动方法计算--- 振动响应 (2)同步测压----脉动风力分布---随机振动方法计算---振动响应（不 能应用于格构式高耸结构） (3)高频动态测力天平---一阶广义风荷载---振动响应计算 (4)气动弹性模型试验----直接获得振动响应 横风向： (1)同步测压----脉动风力分布---随机振动方法计算---振动响应（不 能应用于格构式高耸结构） (2)高频动态测力天平---一阶广义风荷载---振动响应计算 (3)气动弹性模型试验----直接获得和振动响应 ii、高层建筑风压分布特性

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...

对于某些超高层建筑,其横风向风振响应甚至超过顺风向而成为结构设计的控制性因素。为研究横风向风振响应的时程特性及变化规律,基于横风向脉动力谱,考虑风力的竖向相干性,通过谐波合成法模拟横风力时程,在时域内求解分析某超高层钢筋混凝土建筑横风向的风振响应。分析时考虑地貌、来流风速以及结构基频的变化,探讨各因素对风振响应的影响规律,为超高层建筑的抗风设计提供参考依据。

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.

用由风洞试验得出的横风向荷载功率谱密度公式,推导出考虑结构-土相互作用(ssi)的横风向荷载功率谱密度和结构的频率响应函数矩阵公式,得到结构横风向风振响应计算公式。对超高层建筑横风向振动算例说明,考虑ssi后,房屋高度、土层的剪切波速和结构阻尼比的变化,对结构顶层的弹性位移、总位移和总加速度响应有不同影响,并指出不考虑ssi,高层建筑的横风向风振响应可能偏于不安全,因而对不同的响应类型,给出了不需考虑ssi的结构阻尼比取值范围的建议值。

高层建筑(群)风效应与地貌条件相关,分析掌握其内在关系是建筑布局规划和抗风设计的重要前提。基于雷诺时均模拟方法(rans),引入具有分离流预测优势的sstk-ω湍流模型,以某高层建筑单体及群体风场为对象,模拟4类地貌条件下的风效应场,侧重分析人行高度(2m)风速场以及建筑立面的风压分布特性。分析结果表明,地貌除对人行高度的风速场影响明显外,对高层建筑表面风压系数影响也较为可观,实际工程应适当考虑地貌效应。

推导了脉动风荷载作用下考虑桩-土-结构相互作用时高层建筑顺风向风振加速度响应的计算公式,通过算例说明桩-土-结构相互作用对结构顺风向风振加速度响应有明显的影响。一般而言,各参数变化对加速度响应的影响的幅度不同,在土中阻尼较小时,考虑相互作用后,结构的加速度响应要比不考虑桩-土-结构相互作用时大,即考虑了桩-土-结构相互作用后有可能增加结构风振时的不舒适度。因此,在高层建筑的风振舒适度设计中应当特别考虑到桩-土-结构相互作用的影响。

超高层建筑结构横风向风荷载研究——对于超高层建筑结构，我国荷载规范只给出了顺风向的抗风设计方法，对于横风向风荷载则并没有给出规定。而在实际工程中的超高层建筑，有时横风向风荷载远大于顺风项，为控制荷载，因此目前我国荷载规范在超结构的横风向抗风设...