風(fēng)荷載作用下高層建筑頂點(diǎn)最大加速度分析.pdf

1、高層建筑風(fēng)荷載引起的效應(yīng)在總荷載效應(yīng)中占有相當(dāng)大的比重，甚至起決定性作用，因而風(fēng)荷載及風(fēng)荷載作用下結(jié)構(gòu)的靜、動力響應(yīng)常常是高層建筑研究的主要內(nèi)容。在脈動風(fēng)作用下，高層建筑會發(fā)生振動，當(dāng)振動達(dá)到某一限值時，人們開始有某種不舒適的感覺，甚至不能忍受，直接影響居民的工作和生活。這種就居住者舒適感而言的振動效應(yīng)分析,常稱為舒適度分析，舒適度分析主要針對風(fēng)荷載而言，盡管判斷舒適度的標(biāo)準(zhǔn)有多種，但采用最多的是高層建筑的頂點(diǎn)最大加速度。
　　這

2、一新興課題是伴隨超高層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的，因而對其進(jìn)行的研究還不夠深入。盡管各國對舒適度驗(yàn)算提出了一些計(jì)算方法，但其合理性是值得研究的。目前我國的《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3-2002)[1](以下簡稱“高規(guī)”)和《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ99-98)[2]規(guī)定舒適度的驗(yàn)算是通過計(jì)算結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)加速度值來判定的。現(xiàn)行規(guī)范為了使用上的方便，在理論推導(dǎo)中進(jìn)行了大量的簡化，在參數(shù)的選取上，是經(jīng)過大量計(jì)算和分析整理，并考慮與原規(guī)范的

3、銜接而得出的。
　　本文研究的重點(diǎn)是超高層建筑順風(fēng)向頂點(diǎn)最大加速度，主要的研究內(nèi)容和創(chuàng)新性成果如下：
　　①通過閱讀大量的相關(guān)文獻(xiàn)，以我國現(xiàn)行規(guī)范的理論和原則為基礎(chǔ)，由隨機(jī)振動理論，按風(fēng)振隨機(jī)振動的振型分解法，在基于相對規(guī)則結(jié)構(gòu)的情況下，在頻域內(nèi)對加速度響應(yīng)根方差進(jìn)行了詳細(xì)的理論推導(dǎo)，得出了高層建筑順風(fēng)向頂點(diǎn)加速度的計(jì)算公式。
　　②對順風(fēng)向頂點(diǎn)加速度計(jì)算公式進(jìn)行化簡，并對其中的參數(shù)進(jìn)行分析和選取，其中包括風(fēng)速譜、空間

4、相關(guān)函數(shù)、地面粗糙度系數(shù)、振型坐標(biāo)等，并對頻域響應(yīng)函數(shù)虛部的簡化計(jì)算進(jìn)行了詳細(xì)的推導(dǎo)。
　?、垡訣tabs軟件為基礎(chǔ)，分析了結(jié)構(gòu)三維坐標(biāo)下空間振型的正交性問題，并選取了一個復(fù)雜結(jié)構(gòu)為例，對振型的正交性進(jìn)行了驗(yàn)證。通過對模型的計(jì)算，得出了實(shí)際計(jì)算中振型坐標(biāo)的選取方法。
　?、苡肕atlab語言對得出的頂點(diǎn)加速度公式編程，并通過多個工程實(shí)例進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)選擇的地面粗糙度系數(shù)k和振型數(shù)的不同，得出不同的結(jié)果，并對結(jié)果進(jìn)行分析，得到

5、如下結(jié)論：因?yàn)閗值比較離散，所以 k值不同時，得到的頂點(diǎn)加速度差別比較大；隨著振型數(shù)的增加，加速度也會不同程度的增加，對于相對規(guī)則結(jié)構(gòu)高階振型對加速度的影響最大可達(dá)到百分之二十幾，比較小的時候也能達(dá)到百分之十左右。對于個別結(jié)構(gòu)可以達(dá)到百分之三十,所以有時是不能忽略高階振型的影響的；對規(guī)則結(jié)構(gòu)，計(jì)算順風(fēng)向頂點(diǎn)加速度時，一般取前3～5階振型就可以；對于比較規(guī)則的結(jié)構(gòu)一般取到5～8階；對于個別結(jié)構(gòu)要取到10階以上才能達(dá)到比較高的精度。