高層建筑風(fēng)荷載及風(fēng)致響應(yīng)研究.pdf

1、隨著輕質(zhì)、高強(qiáng)度材料的應(yīng)用，現(xiàn)代高層建筑朝著更高、更柔的方向發(fā)展，致使結(jié)構(gòu)基本頻率降低，逐漸接近風(fēng)的卓越頻率。而超高層建筑自身阻尼變小也使得結(jié)構(gòu)對風(fēng)荷載越來越敏感，風(fēng)荷載已成為超高層建筑結(jié)構(gòu)的主要控制荷載之一。此外，城市中有些高層建筑玻璃幕墻在強(qiáng)風(fēng)作用下發(fā)生破壞，危害到公眾安全。因此，很有必要對高層建筑的風(fēng)荷載及風(fēng)致響應(yīng)進(jìn)行更深入的研究。
　　 本文基于某超高層建筑剛性模型測壓風(fēng)洞試驗(yàn)，深入分析了該高層建筑表面風(fēng)壓分布。發(fā)現(xiàn)周邊

2、建筑在下游串列布置時，順風(fēng)向風(fēng)荷載增大了許多，橫風(fēng)向和扭轉(zhuǎn)向變化不大;而并列布置時，在峽谷風(fēng)作用下，局部測點(diǎn)平均負(fù)壓最多可增大4倍左右，但對整體結(jié)構(gòu)而言，脈動風(fēng)產(chǎn)生的慣性風(fēng)荷載有所減小。同時研究了各層順風(fēng)向、橫風(fēng)向和扭轉(zhuǎn)向氣動力譜，發(fā)現(xiàn)影響旋渦脫落的原因主要有風(fēng)速、湍流強(qiáng)度和迎風(fēng)面積等。風(fēng)速越大，旋渦脫落頻率越高，高頻能量也越大;湍流強(qiáng)度越大，頻譜帶寬越寬，旋渦脫落頻率對應(yīng)的能量峰值降低;迎風(fēng)面積越大，旋渦脫落特征越強(qiáng)。
　　

3、通過計(jì)算高層建筑結(jié)構(gòu)高階振型的風(fēng)致響應(yīng)，發(fā)現(xiàn)位移響應(yīng)主要是第1階振型占主導(dǎo)作用，可忽略高階振型影響，但加速度響應(yīng)則要考慮多階振型。計(jì)算表明，若僅考慮第1階振型，峰值加速度最多可被低估24％。對于風(fēng)敏感的超高層建筑，其加速度響應(yīng)最好計(jì)算到第2階振型，必要時應(yīng)計(jì)算到3階或4階。本文分析了中國荷載規(guī)范中風(fēng)振系數(shù)的計(jì)算公式，對比了新舊規(guī)范中取值不同引起的差別。同時對比研究了風(fēng)洞試驗(yàn)得到的風(fēng)振系數(shù)結(jié)果，由于風(fēng)洞試驗(yàn)中最大層間剪力既包含順風(fēng)向力，也

4、包含橫風(fēng)向力，而規(guī)范僅僅是順風(fēng)向的，所以其風(fēng)振系數(shù)比規(guī)范要大一些。
　　 分別用中國2001荷載規(guī)范、2012荷載規(guī)范和日本2004荷載規(guī)范計(jì)算了高層建筑玻璃幕墻的設(shè)計(jì)風(fēng)壓，并與風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)規(guī)范計(jì)算得到的結(jié)果不太合理。針對該項(xiàng)目截面形狀，本文結(jié)合風(fēng)洞試驗(yàn)數(shù)據(jù)和日本規(guī)范對建筑幕墻負(fù)壓區(qū)進(jìn)行分區(qū)，對每一區(qū)域取極小值作為玻璃幕墻的設(shè)計(jì)值，相比每層只取一個極小值，本文方法比較科學(xué)合理。同時分析了各控制測點(diǎn)的概率分布，擬合了