高层建筑风致振动的风洞试验与原型实测研究

论文摘要

随着我国城市化进程的推进,城市人口高度集中,高层建筑进入了一个快速发展的时期。高层建筑具有质量轻、柔性大、阻尼小、自振频率低等特点,风荷载往往是结构设计的控制荷载。风洞试验与原型实测是风工程研究的主要方法,本文以广州利通广场为例对此展开研究,主要内容包括：1.在刚性模型测压风洞试验与高频底座天平试验的基础上,计算了结构的基底倾覆弯矩、顶部峰值加速度以及等效静风荷载,对比分析了测压试验结果与天平试验结果,验证了试验数据的可信度,从而为高层建筑的结构抗风设计提供参考依据。2.台风登陆时,在高层建筑顶部进行长时间连续风场监测,利用获得的实测数据,系统地研究了台风的脉动风概率分布、功率谱和湍流积分尺度等台风相关特征,以及湍流强度、阵风因子的自身特征及其与平均风速之间的相互关系,将为我国在台风作用下风环境、风场模拟、设计风荷载等方面的研究提供有价值的成果。3.在台风影响下,同步测试结构顶部风速和风振响应,利用风振响应数据研究了台风作用下被测结构的自振频率、加速度均方根和阻尼特征等,并分析结构振动响应长期观测数据,总结结构在施工过程中自振频率的变化特征,从而为高层建筑自振频率的识别提供参考标准。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• Content
• 第1章 绪论
• 1.1 高层建筑的发展现状
• 1.2 高层建筑结构风工程研究概况
• 1.2.1 风对高层建筑的作用
• 1.2.2 高层建筑结构风工程研究方法
• 1.3 风洞试验
• 1.4 原型实测
• 1.5 本文研究内容
• 第2章 利通广场风洞试验研究
• 2.1 工程概况
• 2.2 风洞试验简介
• 2.2.1 测压试验
• 2.2.2 高频底座天平试验
• 2.3 风致响应计算原理
• 2.3.1 CQC方法求解结构响应
• 2.3.2 高层建筑位移简化算法
• 2.4 风洞试验计算结果
• 2.4.1 基础等效静风荷载
• 2.4.2 建筑顶部峰值加速度
• 2.5 测压试验与天平试验结果比较
• 2.5.1 基础等效静风荷载比较
• 2.5.2 峰值加速度比较
• 2.5.3 推荐的等效静风荷载比较
• 2.6 小结
• 第3章 利通广场台风风场实测研究
• 3.1 利通广场台风监测简介
• 3.1.1 台风介绍
• 3.1.2 测试方案
• 3.1.3 监测设备
• 3.2 数据采集及预处理
• 3.2.1 参数设置
• 3.2.2 数据预处理
• 3.3 实测风场特性分析
• 3.3.1 风速时程、平均风速和风向
• 3.3.2 脉动风速
• 3.3.3 脉动风速概率分布
• 3.3.4 脉动风速谱
• 3.3.5 湍流强度与阵风因子
• 3.3.6 湍流积分尺度
• 3.4 小结
• 第4章 结构风致振动的动力特性与振动响应实测研究
• 4.1 现场测试概况
• 4.1.1 台风环境介绍
• 4.1.2 传感器布置与配套设备安装
• 4.1.3 数据采集参数设置
• 4.2 风速时程与结构加速度响应同步监测结果
• 4.2.1 风速与风向
• 4.2.2 结构加速度响应
• 4.3 加速度响应频谱分析及自振频率识别
• 4.3.1 psd函数谱分析
• 4.3.2 结构自振频率识别与验证
• 4.3.3 超高层建筑自振频率研究
• 4.4 风致振动分析
• 4.4.1 实测加速度与平均风速关系
• 4.4.2 实测加速度与风洞试验结果比较
• 4.5 阻尼分析
• 4.5.1 计算方法
• 4.5.2 实测数据分析
• 4.6 小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 未来研究工作展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及参与的科研服务项目
• 致谢