测压管路系统对高层建筑风荷载特性的影响

摘要

随着科技水平的不断进步以及城市的快速发展，现代高层建筑朝着更高、更轻、更柔的趋势发展，结构的自振频率接近于自然风的卓越频率。高层建筑自振周期变长、结构阻尼变小致使高层建筑结构对风荷载敏感，风荷载逐渐成为控制高层建筑安全性、舒适性和经济性的重要影响因素。测压管路系统对脉动压力信号有阻尼作用，脉动风压经过管路系统会发生信号畸变，目前分析测压管路系统对高层建筑风荷载影响的研究较少。因此本文对测压系统测得的不同测压管长的高层建筑对风荷载特性进行了深入的分析和探讨，主要的研究成果如下：
　　详细介绍测压管路系统的理论，基于流体管道的耗散模型分析风洞试验中测压管路系统的频响函数，通过测定试验获得不同测压管长的真实频响函数并验证理论模型的精确性，并对频响函数的幅频特性曲线和相位特性曲线随频率变化进行研究，进一步利用频响函数在时域和频域两方面对脉动风压的畸变信号进行修正。
　　对不同测压管长的高层建筑开展了刚性模型的同步测压试验，详细研究了各管路模型表面的风压分布特性、脉动风压特性和峰值风压以及测压管路对风压特性的影响。管路的长短对平均风压影响较小，对脉动风压影响较大，管路越长，脉动风压衰减得越快。从时域和频域两种角度探讨各管路模型的脉动风压相关性和相干性，并对脉动风压功率谱进行研究。采用目标概率法求出峰值因子并对各管路模型的峰值风压进行研究。
　　研究三分力系数幅值和频域特性、相干函数以及测压管路对风荷载特性的影响。以测压管长为基本变量，利用最小二乘法建立了三分力系数幅值的拟合公式。对测压管长进行二次拟合，分别建立了适合于不同测压管长的矩形高层建筑顺风向、横风向和扭转向风荷载的数学模型，同时建立了顺风向、横风向及扭转向的相干函数的数学模型，拟合结果与试验结果吻合较好。
　　研究测压管路对高层建筑等效风荷载及风致加速度的影响。介绍阵风荷载因子法(GLF法)、惯性风荷载法(GBJ)、基底阵风荷载因子法（MGLF）以及基于随机振动理论的风振响应分析方法。通过随机振动理论对风洞试验数据进行分析，得到各管路模型的等效静力风荷载和顶部峰值加速度，并将风洞试验结果与中日规范计算结果进行比较。

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第1章 绪论

1.1 概述

1.2 结构风工程概述

1.3 高层建筑抗风研究现状

1.4 本文研究的主要内容

第2章 测压管路系统频响函数的研究

2.1 引言

2.2 理论分析

2.3 测压管路系统修正试验

2.4 测压信号的修正

2.5 风压信号的数字滤波处理

2.6 本章小结

第3章 高层建筑风洞试验研究

3.1 引言

3.2 风洞试验

3.3 动态测压试验技术

3.4 高层建筑表面风压特性

3.5 脉动风压特性

3.6 峰值风压

3.7 工程实例

3.8 本章小结

第4章 高层建筑风荷载特性研究

4.1 引言

4.2 风荷载幅值特性

4.3 风荷载频域特性

4.4 风荷载谱数学模型

4.5 风荷载竖向相干特性研究

4.6 本章小结

第5章 高层建筑风荷载及风致响应的研究

5.1 引言

5.2 塔楼信息

5.3 静力等效风荷载的计算方法

5.4 风洞试验结果分析

5.5 中国建筑结构荷载规范（GB50009－2012）

5.6 日本荷载规范（RLB－AIJ2004）

5.7 风洞试验结果与中国规范、日本规范比较

5.8 工程实例

5.9 本章小结

结论与展望

1. 本文研究结论与成果

2. 后继工作与展望

参考文献

致谢

附录A（攻读硕士学位期间所发表的论文）