基于湍流脈動壓力的高層建筑橫風(fēng)向風(fēng)振時程分析.pdf

1、隨著建筑高度的不斷增加，其風(fēng)振響應(yīng)更加顯著，當(dāng)建筑的高寬比大于4時，橫風(fēng)向風(fēng)效應(yīng)往往大于順風(fēng)向而成為關(guān)鍵因素。相比順風(fēng)向，高層建筑橫風(fēng)向風(fēng)振的作用機(jī)理更為復(fù)雜，一般要考慮建筑的高寬比、高度和結(jié)構(gòu)自振頻率等多種因素的影響。同時，來流受建筑物的擾動，其橫向邊墻上的湍流脈動壓力對結(jié)構(gòu)可能會產(chǎn)生明顯的作用。本文對7種典型矩形高層建筑的湍流橫向脈動風(fēng)壓譜模型展開了研究，并基于所求的湍流橫向脈動風(fēng)壓譜對建筑進(jìn)行了風(fēng)振響應(yīng)時程分析，對比研究了不同截面

2、和不同高度對譜模型和風(fēng)振響應(yīng)的影響。
　　本文先對中日澳三國規(guī)范的橫風(fēng)向風(fēng)荷載進(jìn)行了參數(shù)對照分析，主要包括基本風(fēng)速、平均風(fēng)速剖面、風(fēng)壓高度變化系數(shù)、峰值因子和橫風(fēng)向風(fēng)力譜的對比分析。列舉了一些高層算例，研究了高寬比、周期、阻尼比、高度和基本風(fēng)壓的變化對中日澳三國規(guī)范橫風(fēng)向風(fēng)荷載的影響，并將中日澳三國規(guī)范的計算結(jié)果進(jìn)行了對比分析。
　　對湍流橫向脈動風(fēng)壓譜模型進(jìn)行了對比分析，利用CFD模擬了7種典型矩形高層建筑周圍的風(fēng)場，提取

3、了相應(yīng)的風(fēng)場參數(shù)，通過Matlab編程求解出了7種典型矩形高層建筑的湍流橫向脈動風(fēng)壓譜模型，并對比分析了不同高寬比、不同深寬比、不同高度以及相關(guān)參數(shù)取值對湍流譜模型的影響。同時，將湍流譜模型、日本規(guī)范譜模型以及基于風(fēng)洞試驗的漩渦脫落譜模型進(jìn)行了對比和分析。最后，與原型實測的譜曲線進(jìn)行了對比驗證。結(jié)果表明不同截面和不同高度對湍流譜模型有所影響，湍流譜模型呈現(xiàn)為相對寬帶的情況，在關(guān)心頻率區(qū)間，湍流譜曲線與原型實測的譜曲線吻合較好。
　

4、　基于7種典型矩形高層建筑的湍流橫向脈動風(fēng)壓譜，通過Matlab編程，考慮風(fēng)力的豎向相干性，采用諧波疊加法模擬給出了相應(yīng)的橫風(fēng)向風(fēng)壓時程。將模擬得到的風(fēng)壓時程作為輸入荷載，采用Newmark-β法求得了7種典型高層建筑的橫風(fēng)向風(fēng)振響應(yīng)時程，并研究了不同高寬比、不同深寬比和不同高度對橫風(fēng)向風(fēng)振響應(yīng)的影響。結(jié)果表明隨著高寬比、深寬比和高度的增大，橫風(fēng)向風(fēng)振響應(yīng)均有所增大。同時，分析了結(jié)構(gòu)基頻對橫風(fēng)向風(fēng)振響應(yīng)的影響。最后，與基于日本規(guī)范譜的橫