城市中心邊界層風(fēng)特性及超高層建筑動(dòng)力響應(yīng)研究.pdf

1、隨著輕質(zhì)、高強(qiáng)度材料的應(yīng)用,現(xiàn)代超高層建筑往更高、更柔的方向發(fā)展。導(dǎo)致結(jié)構(gòu)基本自振周期變長(zhǎng)、自身阻尼變小,結(jié)構(gòu)的動(dòng)力敏感性也變大,風(fēng)荷載為此類(lèi)結(jié)構(gòu)的主要控制荷載之一,因此有必要對(duì)超高層建筑在風(fēng)作用下的動(dòng)力響應(yīng)開(kāi)展深入的研究。
　　 本文基于北京氣象塔8～320m高度之間的風(fēng)速和溫度資料詳細(xì)的研究了城市中心的邊界層風(fēng)剖面及湍流特性,評(píng)估了位于城市區(qū)域的氣象塔周?chē)目諝鈩?dòng)力學(xué)參數(shù),基于實(shí)測(cè)風(fēng)剖面確定了該地區(qū)的地面粗糙度指數(shù),研究了對(duì)

2、數(shù)率、指數(shù)率和D-H模型的適用范圍。分析了強(qiáng)風(fēng)條件下各來(lái)流方向的湍流特性,建立了典型城市中心的湍流剖面模型。
　　 通過(guò)對(duì)多次臺(tái)風(fēng)及遠(yuǎn)場(chǎng)地震作用下臺(tái)北101大樓(總高508m,共101層)的實(shí)測(cè)加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析,識(shí)別了結(jié)構(gòu)的自振頻率、振型,并與有限元計(jì)算結(jié)果開(kāi)展了對(duì)比研究,基于頻域分解法和隨機(jī)減量法評(píng)估了結(jié)構(gòu)阻尼比隨振幅的非線性變化特征,給出了對(duì)應(yīng)不同振幅的阻尼比取值范圍。揭示了遠(yuǎn)場(chǎng)地震波的長(zhǎng)周期頻譜特性,并分別利用現(xiàn)場(chǎng)

3、實(shí)測(cè)和數(shù)值模擬研究了該超高層建筑在遠(yuǎn)場(chǎng)地震作用下的動(dòng)力反應(yīng),分析了結(jié)構(gòu)的動(dòng)力放大效應(yīng)。
　　 分別以香港國(guó)際金融中心二期(總高422m,共88層)和廣州中信廣場(chǎng)(總高391m,共80層)為工程背景建立了風(fēng)效應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),測(cè)試了多次臺(tái)風(fēng)過(guò)程中的風(fēng)特性及結(jié)構(gòu)風(fēng)致振動(dòng)響應(yīng),獲得了全面、有實(shí)際工程意義的超高層建筑結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。根據(jù)臺(tái)風(fēng)監(jiān)測(cè)結(jié)果分析了城市上空的強(qiáng)/臺(tái)風(fēng)特性(包括平均風(fēng)速、風(fēng)向、湍流強(qiáng)度、陣風(fēng)因子、峰值因子、湍流積

4、分尺度和風(fēng)速譜),驗(yàn)證了臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)的湍流強(qiáng)度和陣風(fēng)因子隨風(fēng)速的增大而減小、湍流積分長(zhǎng)度隨平均風(fēng)速的增大而增大等規(guī)律,在大量實(shí)測(cè)臺(tái)風(fēng)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上建立了三維脈動(dòng)風(fēng)速譜經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?并對(duì)臺(tái)風(fēng)及季風(fēng)的湍流特性開(kāi)展了對(duì)比研究。分別利用加速度和位移響應(yīng)數(shù)據(jù)評(píng)估了結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性,驗(yàn)證了已有經(jīng)驗(yàn)公式的適用性。分析了超高層建筑的風(fēng)致振動(dòng)響應(yīng)規(guī)律,給出了均方根位移及均方根加速度與折減風(fēng)速的關(guān)系。對(duì)實(shí)測(cè)結(jié)果及風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果開(kāi)展了對(duì)比研究,評(píng)估了風(fēng)洞試驗(yàn)技術(shù)的可靠性。

5、
　　 對(duì)典型的超高層建筑開(kāi)展了風(fēng)洞試驗(yàn),研究了平均風(fēng)壓系數(shù)隨高度的變化規(guī)律,分析了順風(fēng)向及橫風(fēng)向截面體型系數(shù)與規(guī)范的差別,討論了周邊干擾對(duì)表面風(fēng)壓及體型系數(shù)的影響,評(píng)估了脈動(dòng)風(fēng)壓的非高斯特性,研究了不同測(cè)點(diǎn)脈動(dòng)風(fēng)壓的水平及豎向相關(guān)性,并基于經(jīng)驗(yàn)公式給出了迎風(fēng)面及背風(fēng)面的相干函數(shù)。
　　 在風(fēng)洞試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,研究了順風(fēng)向、橫風(fēng)向及扭轉(zhuǎn)風(fēng)荷載隨風(fēng)向的變化關(guān)系,評(píng)估了各風(fēng)力脈動(dòng)分量的相關(guān)特性以及周邊干擾對(duì)各風(fēng)力相關(guān)性的影響,