隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和科學技術(shù)的進步,高層建筑向著高度越來越大、剛度越來越柔的趨勢發(fā)展,對風荷載的作用顯得特別敏感。在強風作用下,建筑振動過大導致的居住不適和建筑外圍護損壞造成的財產(chǎn)損失事件時有發(fā)生。因此,高層建筑抗風設計不僅關(guān)注結(jié)構(gòu)自身的安全性,對正常使用條件下居住安全性研究也顯得非常必要。隨著大量高層建筑安裝非線性阻尼設備,需在時域內(nèi)研究結(jié)構(gòu)平扭風振響應,由此對作用在建筑物上動力風荷載的確定提出了新的挑戰(zhàn)。本文研究大致可分為兩個部分:高層建筑平扭脈動風荷載模擬和高層建筑表面風壓場重構(gòu)研究。主要內(nèi)容包括以下幾個方面:1、順風向脈動風激勵數(shù)值模擬與結(jié)構(gòu)響應研究。對于符合擬定常假設的高層建筑,假定風荷載時間序列符合高斯分布是合理的。根據(jù)Davenport、Kaimal、Von Kármán提出的風速譜和Davenport提出的空間相干函數(shù),采用諧波合成法分別模擬出沿樓層高度分布的順風向脈動風速時程。對典型矩形高層建筑進行風振時程分析,結(jié)果表明:von Kármán譜模擬計算加速度根方差（RMS）值與我國荷載規(guī)范、美國圣母大學空氣動力數(shù)據(jù)庫（UND）加速度根方差（RMS）值基本一致,Dave... 

【文章來源】：南昌大學江西省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：143 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

我國已建成高層建筑

c. 臺風麥莎折斷的高壓輸電塔 d. 颶風卡特里娜摧毀石油鉆井平臺圖 1. 2 風災中損毀的土木結(jié)構(gòu)1.2.2 風致建筑結(jié)構(gòu)振動風致結(jié)構(gòu)振動在很大程度上依賴于建筑幾何外形、結(jié)構(gòu)剛度、阻尼比和質(zhì)量等因素。不同的幾何外形將引起不同的氣流繞流模式，所得到風的動力荷載也是不同的，如超高層建筑上海中心大廈項目改變幾何外觀后，通過風洞實驗研究，采取旋轉(zhuǎn)、不對稱的外部立面較方形截面減少了約60%表面風荷載。當來流脈動風速卓越頻率與結(jié)構(gòu)的固有頻率接近時，將會產(chǎn)生較大的風致振動響應。除結(jié)構(gòu)本身特性之外，結(jié)構(gòu)的風致振動還與來流脈動風的特性有關(guān)。當來流風的紊流尺度越大、紊流度越高，結(jié)構(gòu)的隨機風振響應就越大；另外，當上游結(jié)構(gòu)或其它障礙物對來流有一定的干擾時，結(jié)構(gòu)繞流后的旋渦脫落可能會在其下游產(chǎn)生高紊流度、具有顯著橫風向流動的尾流，該現(xiàn)象稱之為氣動不穩(wěn)定性；當下游結(jié)構(gòu)處在氣動不穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)時，下游的來流風速產(chǎn)生顯著的脈動現(xiàn)象，使結(jié)

第 1 章 緒論耦合的現(xiàn)象即稱為氣彈效應。當氣動阻尼為負值時，在振動方向上產(chǎn)生附加動力影響逐漸變大，當出現(xiàn)激振模式或耦聯(lián)現(xiàn)象時，容易導致結(jié)構(gòu)氣動失穩(wěn)氣彈失穩(wěn)現(xiàn)象，此時發(fā)生風損或風毀事故幾率則更高。根據(jù)氣彈振動的機理[1將結(jié)構(gòu)的風致振動分為強迫振動和自激振動兩大類，而湍流抖振屬于隨機振動的范疇，由于湍流的三維特性，引起的結(jié)構(gòu)抖振響應具有三維特性，即向、橫風向及扭轉(zhuǎn)風向抖振，通常用隨機振動的理論進行研究。1926年美國密Meyer-Kiser大樓（圖1.2a）在強風作用下發(fā)生結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)振動，導致結(jié)構(gòu)的的鋼框架發(fā)生塑性變形而損毀嚴重[2]的事故，之后相繼有學者開展了高層建扭轉(zhuǎn)振動問題[3，4]。2018年9月臺風“山竹”過境香港時，香港日出康城大樓風作用下晃動嚴重。因此，系統(tǒng)研究高層建筑風致振動所造成的結(jié)構(gòu)安全性住舒適性意義重大。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]大跨度金屬屋面風荷載特性和抗風承載力研究進展[J]. 宣穎,謝壯寧.  建筑結(jié)構(gòu)學報. 2019(03)
[2]矩形截面高層建筑橫向風激勵時程模擬[J]. 孫業(yè)華,宋固全,廖偉盛,胡淑軍.  應用力學學報. 2018(06)
[3]動網(wǎng)格模擬風振對超大瘦高型冷卻塔風荷載的影響[J]. 葉輝,熊紅兵,陸灝,雷本宏,黃志龍.  應用力學學報. 2016(06)
[4]高層建筑間風致扭轉(zhuǎn)干擾效應的試驗研究[J]. 余先鋒,謝壯寧,于懷懿.  建筑結(jié)構(gòu)學報. 2015(11)
[5]矩形截面高層建筑扭轉(zhuǎn)向脈動風荷載數(shù)學模型[J]. 李永貴,李秋勝,戴益民.  工程力學. 2015(06)
[6]基于CFD/CSD分區(qū)耦合的氣動彈性數(shù)值模擬[J]. 孟令兵,昂海松.  應用力學學報. 2014(06)
[7]脈動風速過程模擬的正交展開-隨機函數(shù)方法[J]. 劉章軍,萬勇,曾波.  振動與沖擊. 2014(08)
[8]Kriging-POD法在預測大跨屋蓋風荷載中的應用研究[J]. 陳伏彬,李秋勝.  工程力學. 2014(01)
[9]低矮房屋屋面脈動風壓的預測[J]. 王鶯歌,李正農(nóng),吳紅華,張靈輝.  振動與沖擊. 2013(05)
[10]獨立矩形截面超高層建筑的順風向氣動阻尼風洞試驗研究[J]. 曹會蘭,全涌,顧明,吳迪.  振動與沖擊. 2012(05)

博士論文
[1]高層建筑風荷載與風致彎扭耦合響應研究[D]. 李永貴.湖南大學 2012
[2]高層建筑彎扭耦合風致振動及靜力等效風荷載研究[D]. 唐意.同濟大學 2006

碩士論文
[1]基于湍流脈動壓力的高層建筑橫風向風振時程分析[D]. 潘東民.哈爾濱工業(yè)大學 2016
[2]風場分形特性及缺失數(shù)據(jù)插補研究[D]. 秦付倩.湖南大學 2012
[3]應用譜本征變換模擬風速時程[D]. 周楊.汕頭大學 2008



本文編號：3222913