考慮氣動(dòng)耦合影響的高層建筑抗風(fēng)研究.pdf

1、隨著超高層建筑高度的迅速增加，所用建筑材料的日趨輕質(zhì)高強(qiáng)化，建筑結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出阻尼比小，柔度大，自振頻率低的特點(diǎn)，使得風(fēng)荷載和風(fēng)致振動(dòng)成為了超高層建筑設(shè)計(jì)的主要控制因素。研究發(fā)現(xiàn)，阻尼對(duì)高層建筑的動(dòng)力響應(yīng)影響很大，除了結(jié)構(gòu)阻尼外，氣動(dòng)阻尼對(duì)高層建筑風(fēng)致振動(dòng)響應(yīng)的影響有時(shí)是不能忽略的。
　　本文以高層建筑為研究目標(biāo)，設(shè)計(jì)制作了三種試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行超高層建筑風(fēng)洞試驗(yàn)研究，通過氣動(dòng)彈性模型試驗(yàn)、高頻動(dòng)態(tài)測(cè)力天平試驗(yàn)和多點(diǎn)瞬態(tài)風(fēng)壓同步測(cè)量試驗(yàn)結(jié)果

2、，對(duì)高層建筑等效靜力風(fēng)荷載及風(fēng)致響應(yīng)做系統(tǒng)分析，通過對(duì)比三種試驗(yàn)結(jié)果的差異性，來研宄氣動(dòng)耦合作用對(duì)高層建筑等效靜力風(fēng)荷載及風(fēng)致響應(yīng)的影響。
　　在氣動(dòng)彈性模型風(fēng)洞試驗(yàn)中獲取結(jié)構(gòu)加速度和位移響應(yīng)時(shí)程，通過頻譜分析，并結(jié)合濾波技術(shù)識(shí)別結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性。通過自然激勵(lì)技術(shù)法(NExT)獲取振動(dòng)響應(yīng)數(shù)據(jù)互相關(guān)函數(shù)，然后結(jié)合ARMA模型時(shí)序法進(jìn)行時(shí)域的模態(tài)識(shí)別法分析，在模型的擬合曲線與實(shí)測(cè)曲線吻合得較好的前提下，采用改變模態(tài)階數(shù)的方法，減少噪聲

3、干擾，得到結(jié)構(gòu)的氣動(dòng)阻尼，得到了結(jié)構(gòu)在0°和90°風(fēng)向角下的橫風(fēng)向和順風(fēng)向氣動(dòng)阻尼隨風(fēng)速的變化曲線。在強(qiáng)風(fēng)下，對(duì)順風(fēng)向的加速度響應(yīng)時(shí)程結(jié)合濾波方法進(jìn)行處理，消除橫風(fēng)向能量轉(zhuǎn)移的影響。在對(duì)結(jié)構(gòu)響應(yīng)特性的分析過程中，發(fā)現(xiàn)了風(fēng)速和迎風(fēng)寬度對(duì)響應(yīng)相關(guān)性的影響很大。在氣動(dòng)阻尼識(shí)別過程中，發(fā)現(xiàn)了渦激共振現(xiàn)象。
　　在測(cè)壓試驗(yàn)中，研究了風(fēng)壓分布特性，順風(fēng)向和橫風(fēng)向的風(fēng)致響應(yīng)。結(jié)果表明考慮氣動(dòng)耦合作用，結(jié)構(gòu)的風(fēng)致響應(yīng)有很大程度的變化。在加速度響應(yīng)

4、研究中發(fā)現(xiàn)了，考慮氣動(dòng)阻尼作用的剛性測(cè)壓試驗(yàn)計(jì)算結(jié)果與氣動(dòng)彈性模型試驗(yàn)結(jié)果相吻合，驗(yàn)證了氣動(dòng)彈性模型試驗(yàn)的正確性。并在研究過程中發(fā)現(xiàn)了“拍”現(xiàn)象對(duì)結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響，使得結(jié)構(gòu)順風(fēng)向的響應(yīng)偏大，橫風(fēng)向的響應(yīng)偏小。
　　在測(cè)力試驗(yàn)中，研究了基底彎矩譜的特性，發(fā)現(xiàn)了“雙峰”現(xiàn)象對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響很大，消除共振峰值后，基底脈動(dòng)彎矩系數(shù)均方根值有顯著的下降，驗(yàn)證了測(cè)力試驗(yàn)中保證模型輕質(zhì)高強(qiáng)的重要性。最后將測(cè)力試驗(yàn)得到的加速度響應(yīng)結(jié)果與氣動(dòng)彈性模型