高层建筑结构的风致振动研究与分析

论文摘要

风荷载是结构的重要设计荷载,特别对于高耸结构(如烟囱、塔架、桅杆等)、高层建筑、大跨度桥梁、冷却塔、屋盖等,有时甚至起到决定性的作用,因而抗风设计是工程结构中的重要课题。本文的研究内容包括以下三部分:(1)为了深入研究高层建筑风荷载作用下风振的影响,本文详细阐述了谱分析方法在顺风向风振计算中的应用,并结合实例对一规则钢框架结构进行了风振计算,将计算出的结果作了比较,并得出相应结论。(2)在工程设计时,建筑超过一定高度后,须用两种或两种以上的有限元软件进行分析比较。文中提取建筑中常见的两种结构,根据我国规范和风振分析的基本原理,利用现有的有限元分析软件ETABS,对结构进行了风荷载的响应分析,并把ETABS分析结果和SATWE分析结果进行了分析对比,从而为工程设计提供一些参考。(3)舒适度是高层建筑设计和控制的重要因素。基于我国《高层民用建筑钢结构技术规程》中关于人体舒适度验算的计算模型,计算了结构顺风向加速度响应,对一高层建筑结构的舒适度进行了验算。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 高层建筑物的发展概况与结构抗风体系
• 1.3 结构的抗风设计
• 1.3.1 风对建筑结构的作用及结构抗风设计要求
• 1.3.2 高层建筑结构风工程研究现状和发展
• 1.3.3 我国风工程研究现状
• 1.4 本文的研究背景意义及主要工作
• 第2章 风的基本概念与风荷载的计算方法
• 2.1 建筑结构的风荷载
• 2.2 脉动风的特性
• 2.2.1 湍流强度和湍流积分尺度
• 2.2.2 脉动风速谱
• 2.2.3 脉动风空间相干函数
• 2.3 本章小结
• 第3章 高层建筑弯曲型风振反应分析
• 3.1 概述
• 3.2 振动微分方程及广义坐标
• 3.3 用振型分解法化简微分方程
• 3.4 谱分析法
• 3.4.1 谱分析基本原理
• 3.4.2 顺风向脉动风引起的风振力
• 3.5 实例分析与计算
• 3.5.1 计算楼层位移
• 3.5.2 风振内力分析
• 3.6 本章小结
• 第4章 有限元方法在结构风荷载分析中的应用
• 4.1 工程 A概况
• 4.1.1 建筑设计
• 4.1.2 结构设计
• 4.2 工程 B概况
• 4.2.1 建筑设计
• 4.2.2 结构设计
• 4.3 结构 ETABS有限元模型的建立
• 4.3.1 ETABS简介
• 4.3.2 ETABS特点概述
• 4.3.3 ETABS模型的建立
• 4.4 风荷载作用下结构位移分析
• 4.4.1 结构位移ETABS及 SATWE分析结果
• 4.5 风荷载作用下结构内力分析
• 4.5.1 风荷载作用下结构底部受力分析
• 4.5.2 风荷载作用下基于SATWE结构受力突变分析
• 4.6 本章小结
• 第5章 结构模态分析及舒适度验算
• 5.1 结构模态分析原理
• 5.1.1 结构模态分析
• 5.2 高层建筑结构舒适度分析
• 5.2.1 顺风向最大加速度计算方法
• 5.2.2 算例
• 5.3 本章小结
• 结论
• 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文