锥形超高层建筑风荷载模型与风振响应

摘要

风荷载是超高层建筑设计的控制性载荷，气动抗风措施是提高超高层建筑抗风性能的最有效手段，受到了越来越多的重视。建筑物横截面沿高度逐渐减小的锥形化也是一种有效气动措施，并且锥形有利于提升建筑物的表现力，受到建筑师的偏爱。但是，在减小风荷载的同时，锥形超高层建筑刚度也在减小，结构风致位移、加速度等控制性指标是否也在减小，是一种值得重点关注的问题。基于上述背景，本文主要进行了以下工作:
　　(1)采用刚性模型，完成了4个不同锥率的锥形超高层建筑测压风洞试验，对锥形超高层建筑表面风压分布、层风力、基底弯矩进行了分析。结果表明:增加锥率可减小顺、横风向气动力谱值，且使横风向气动力谱峰对应的折减频率增大。
　　(2)从实用化角度，结合现行规范给出的横风向风荷载模型，给出了锥形超高层建筑横风向风荷载模型。以《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)给出的横风向基底弯矩谱模型为基础，通过锥率影响系数，给出了锥形超高层建筑横风向基底弯矩谱模型;以上海市《高层建筑钢结构设计规程》(DG/TJ08-32-2008)给出的横风向基底弯矩根方差模型为基础，通过锥率影响系数，给出了锥形超高层建筑横风向基底弯矩根方差模型;在此基础上，通过高度影响系数和锥率影响系数，给出了锥形超高层建筑横风向层风力谱模型。
　　(3)采用有限元方法，分析了锥率对超高层建筑静、动力行为的影响，在此基础上，根据风洞试验结果，采用频域法分析了风致位移响应、风致加速度响应与等效静风荷载等结构设计控制指标随锥率的变化规律。结果表明:顺风向方面，增加锥率可减小位移响应，增大加速度响应，减小等效静风荷载;横风向方面，增加锥率可减小建筑中下部位移响应，增大建筑上部位移响应，增大加速度响应。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 超高层建筑抗风研究现状

1．2．1 风荷载特征

1．2．2 风荷载模型

1．2．3 风振响应

1．2．4 等效静风荷载

1．2．5 气动抗风措施

1．3 本文主要内容

2 风洞试验

2．1 风场模拟及试验模型

2．2 试验数据处理方法

2．3 锥形高层建筑风荷载特性

2．3．1 表面风压分布

2．3．2 层风力

2．3．3 基底弯矩

2．4 本章小结

3 锥形超高层建筑横风向风荷载模型

3．1 研究背景

3．2 横风向基底弯矩

3．2．1 功率谱

3．2．2 根方差

3．3 横风向层风力

3．3．1 普通棱柱体超高层建筑

3．3．2 锥形超高层建筑

3．4 本章小结

4 锥形超高层建筑风振响应

4．1 锥形超高层建筑结构特性

4．1．1 有限元模型的建立

4．1．2 静、动力特性

4．2 风致位移响应

4．3 风致加速度响应

4．4 等效静风荷载

4．5 本章小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 不足与展望

参考文献

作者简历

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