新型超高层节能建筑抗风研究

在大气边界层风洞进行了"珠江城"商务写字楼大比例尺(1:150)模型风洞试验,通过对风洞试验数据分析,获得了基础等效静风荷载及结构顶部风致加速度响应。并将其结果与其它较小比例尺的两个风洞试验结果相对比,分析了模型几何缩尺比、周边建筑及平均风剖面对试验结果的影响。获得的结果可以为此结构设计提供风荷载,同时也为其他建筑的抗风设计和风洞实验提供技术参考。     

矩形高层建筑扭转动力风荷载解析模型

本文通过研究不同长宽比、高宽比的矩形棱柱体在边界层风洞中典型攻角下的扭矩，提出了矩形高层建筑扭矩功率谱密度、均方根扭矩系数和Strouhal数的经验公式，并对相干函数作了一定的探讨，建立了完整的扭转动力风荷载解析模型。该模型和试验结果吻合较好，证明它是合理有效的，可在此基础上建立高层建筑扭转动力响应频域计算方法。     

高层建筑动态和静态风荷载的确定

简单介绍了利用高频天平测量高层建筑风荷载的原理和试验方法，讨论了高层建筑风响应的计算，提出了一种动态风荷载和静态风荷载沿高度分布的计算方法。结果分析指出：提出的求沿高层建筑高度分布的等效静态风荷载的方法适用于顺风向风力，应用于横风向风力有理论误差。     

超高层建筑风荷载计算中的振型函数

在我国高层建筑建筑规范中关于风荷载计算中有一振型函数表达式Φ_z=tan(π(Z/H)~(0.7)/4),这一公式在计算风荷载中被广泛采用。作者在对金茂大厦风振位移的观测和研究中,发现该公式与实际观测的结果不符。本研究给出金茂大厦这样的超高层建筑物的实测振型函数表达式:给出与建筑规范不同的风荷载振型函数,供建筑界参考;积累超高层建筑风振振型函数样本,以便在规范中给出符合实际振型函数的表达式,提高风荷载计算精度,设计出既经济又抗强风的超高层建筑。     

用于地下结构地震反应分析的改进反应加速度法

为考虑结构的存在对反应加速度法中地震输入荷载的影响,基于《城市轨道交通结构抗震设计规范》（GB 50909—2014）中的反应加速度法,提出将土-结构模型转换为自由场模型的等效方式进行地震反应分析。采用等效自由场进行地震输入荷载计算,近似地考虑了结构的存在对地震输入荷载的影响,以期提高反应加速度法的计算精度。使用有限元软件ABAQUS,采用改进前后反应加速度法对日本大开车站不同工况下的地震反应进行计算。研究结果表明,采用等效自由场计算的地震输入荷载有效提高了反应加速度法的计算精度。在验证等效方式有效性的基础上,分析等效模型宽度的选取对反应加速度法计算结果的影响,建议等效模型边界至结构侧边的距离取为1～3倍结构宽度。     

高层结构群风压力分布与干扰效应

为研究群风环境中高层结构的风压分布特性与群风干扰效应,采用1:300缩尺刚性模型风洞试验,在24种风向角下分析了高层结构风荷载特性的群风效应,研究了结构的压分布特性与群风干扰效应。结果表明,现有《建筑结构荷载规范》的结构风压设计值不宜用于群风环境中高层结构抗风设计,而模型风洞试验可有效地反映群风环境中的结构风压特性;迎风面与背风面脉动压力系数较侧风面低,最大脉动压力出现在涡旋运动最强烈处,也是最大负压产生处;结构极值风压可以通过脉动风压的概率特性识别,进而对结构采取相应的加强措施。试验研究技术可靠,结果可用于该工程及类似工程的抗风设计参考。     

地震作用下钢框架高层结构的抗震性能研究

钢框架高层建筑结构是当前高层建筑设计中使用最为广泛的技术,为提升其抗震性能,本文研究将调谐质量阻尼器安装在钢框架高层建筑结构顶部,考虑到建筑空间需求、防止集中荷载和提升控制效果等因素,在相同楼层或同顶部接近楼层中设置数个较小的、频率一致的子控制装置,通过设置调谐质量阻尼器受控结构等效阻尼比求极值的方法,获取最优刚度与最优阻尼系数;将获取的结果在有限元软件中进行模态分析获取模态质量,实现钢框架高层建筑结构扭转振动的减振控制。实验结果表明,地震荷载下,该方法使得建筑结构顶层角位移峰值和角加速度峰值分别降低50%和30%左右,建筑结构响应下降19%～26%,提高了高层建筑结构的稳定性。     

超高层建筑风致振动的现场实测与数值模拟

通过采用现场实测和数值模拟方法,对某超高层建筑的风致振动特性进行研究。在建筑物顶部布置结构振动监测系统,对常态风和台风作用下的结构振动响应进行测量,分析加速度、位移幅值和结构的自振特性。以实测动力特性为基础,建立超高层建筑的等效气动弹性模型,采用平均风剖面入口,联合ANSYS和CFX对风场与建筑物的流固耦合振动进行数值模拟,得到不同顶部风速下,建筑物不同高度处的位移时程、气动力系数时程及频谱分析、尾流旋涡脱落模式。将数值模拟结果与现有的实测结果进行对比分析,表明该方法模拟流固耦合振动是可行的,并可为实际超高层建筑的抗风设计和舒适性计算提供技术依据。     

磁流变阻尼器对高层建筑风振舒适度的半主动控制分析

高层建筑风振舒适度的控制是结构抗风设计的一项重要内容。本文提出了磁流变阻尼器对高层建筑风振舒适度控制的一种设计方法。由于加速度是舒适度的判别标准，因此，首先通过对依据现行规范计算和用计算机模拟两种方法下得到的加速度进行比较，进而对模拟的脉动风荷载进行合理的修正，并以此作为抗风设计的依据；其次，根据磁流变阻尼器在不同位置时的控制效果，合理地布置控制装置，在此基础上，通过对加速度的有效控制来满足结构舒适度要求；最后，对磁流变阻尼器的参数进行合理的设计，达到优化的目的。     

高层建筑空间结构动力计算的一种半解析方法

本文介绍一种适用于高层建筑空间结构动力计算的半解析、半数值方法。该法将高层建筑非规则空间框契或框架剪力墙结构化为等效正交异性连续板系,用同时考虑剪切及弯曲变形、移动与转动惯量、横向与平面位移的双向解析,一向离散的等效厚条法进行动力计算,给出了便于工程计算应用的频率、振型与建筑动载荷作用下结构反应的计算格式。算例与分析表明,该法适用性强、精度高,并能节省大量内存与时间。文后对高层建筑结构动力计算提出了一种综合的简化方案。     

Effects of high modes on the wind-induced response of super high-rise buildings

For super high-rise buildings,the vibration period of the basic mode is several seconds,and it is very close to the period of the fluctuating wind.The damping of super high-rise buildings is low,so super high-rise buildings are very sensitive to fluctuating wind.The wind load is one of the key loads in the design of super high-rise buildings.It is known that only the basic mode is needed in the wind-response analysis of tall buildings.However,for super high-rise buildings,especially for the acceleration response,because of the frequency amplification of the high modes,the high modes and the mode coupling may need to be considered.Three typical super high-rise projects with the SMPSS in wind tunnel tests and the random vibration theory method were used to analyze the effect of high modes on the wind-induced response.The conclusions can be drawn as follows.First,for the displacement response,the basic mode is dominant,and the high modes can be neglected.Second,for the acceleration response,the high modes and the mode coupling should be considered.Lastly,the strain energy of modes can only give the vibration energy distribution of the high-rise building,and it cannot describe the local wind-induced vibration of high-rise buildings,especially for the top acceleration response.     

屋盖悬挑端加固减振试验研究

大跨网架屋盖挑檐部分风致响应较大，提出附加杆件、粘弹性阻尼器及粘滞阻尼器三种加固减振方法。设计制作正置四角锥体单元空间网架足尺子结构试验模型，基于带悬挑平屋盖风压分布风洞试验数据，对三种加固足尺子结构试验模型进行不同风向角下风荷载时程的加载。分析结构风致加速度与位移响应，结果表明:附加杆件加固后网架刚度增大，加速度响应增大，位移响应减小；附加粘弹性阻尼器，结构加速度与位移响应均降低；附加粘滞阻尼器，结构加速度响应减小，位移减小效果不明显。     

大底盘双塔结构风振控制研究分析

大底盘多塔超过一定高度时属于复杂超高限结构，这类结构风工程研究多涉及风洞试验或理论研究，过程复杂且应用局限。以宁夏悦海新天地为工程背景，在ETABS建立悦海新天地双塔模型为风控对象。在空间相关性基础上，以自回归过滤技术模拟10a、50a和100a重现期风压下随机脉动风载。由相关资料确定研究对象最不利风向角，在该风向角下动力输入模拟脉动风载。对双塔结构分塔定义，输出T1和T2两个方向风振响应。结合工程提出在设备层布设5种不同黏滞阻尼器位移增效机构，确定最优安装形式。并对比在设备层以最优安装形式布设黏滞阻尼器位移增效机构、顶层布设多调谐质量阻尼器和混合控制法的减振效果。结果表明:3种风振控制措施均有效衰减结构风致振动，其中混合控制法为优控方案。     

Grouping response method for equivalent static wind loads based on a modified LRC method

Wind loading is one of the most important loads for controlling the design of large-span roof structures.Equivalent static wind loads,which can generally aim at determining a specific response,are wid...     

组合网壳屋盖结构风振响应分析及等效静风荷载

结合惠州会议展览中心风洞试验结果,对波浪形组合网壳结构的风荷载和风振响应进行了分析,包括：24个风向角下屋盖荷载分布特性分析;结构整体和局部的自振特性分析;根据风洞试验结果对6个风向角（0°、30°、45°、90°、135°和180°）进行结构的风致动力响应分析。根据风振响应分析结果,基于响应的不同振动特点,提出将屋盖结构分为独立屋盖结构、屋盖结构两端挑棚结构和整体屋盖结构3个部分,指出对这3部分最不利的风向角分别为0°、30°、90°。最后综合考虑各个风向角下结构的响应及风振系数,给出了最终的风振系数建议值。     

地铁列车曲线运行引起学校建筑物振动响应分析

地铁以其快捷、准时、运量大等优点,已成为重要的轨道交通形式,但由此引起的环境振动问题日益突出。针对杭州市地铁3号线曲线地段的某中学建设工程,利用有限元软件ABAQUS,对车辆-普通整体道床轨道系统的竖向耦合模型进行振动响应分析,得到考虑轨道高低不平顺影响的轨道振动源强。应用有限元软件MIDAS GTS/NX,建立双孔平行曲线盾构隧道-土-桩-建筑物系统的三维有限元模型。以轨道支点力作为激励对地铁列车运行时的隧道-土-桩-建筑物系统的振动响应进行计算,研究地铁振动波在地层中的传播规律和建筑物的动力响应特性。根据相关环境振动控制标准对建筑物的振动舒适性进行评价。结果表明：轨道加速度和扣件动支点力的最大值分别约为40 m/s²和30 kN;地层和建筑物的振动以竖向为主,水平Y向振动略大于水平X向振动;地面加速度随着距隧道中心线距离的增加而逐渐衰减;各建筑物楼层的振动主频位于16~40 Hz;部分建筑物楼层的振动响应水平已超出了规范的限值要求,建议对地铁轨道或建筑物采取适当的减振措施。     

风力发电机地基的现场加速度测试和数值模拟

对某风电场风力发电机地基进行现场加速度测试,在土动力性能室内试验的基础上利用有限元对风机基础—地基系统进行数值模拟。在地基加速度的峰值、衰减规律和频率上,现场测试与计算结果吻合较好,验证了动力数值分析模型及相关参数取值的合理性,为建立风机振动对周围环境影响的数值模型提供了依据。