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超高层建筑风致振动及舒适度研究

作　者: 刘润富
导　师: 李明水
学　校: 西南交通大学
专　业: 结构工程
关键词: 超高层建筑有限元分析风振风洞试验等效风荷载时程分析方法舒适度研究加速度响应位移响应
分类号: TU973.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

近年来,随着我国经济飞速发展,科技进步以及人口的不断增长,导致我国超高层建筑在近十多年得到了高速的增长。超高层建筑属于柔性结构,风致响应会比较大。所以结构的风效应逐步成为控制超高层建筑安全性、舒适性和经济性的主要影响因素之一。进行超高层建筑结构风效应以及舒适度的研究是解决这一因素的有效途径。本文以广州尚东瀚宇雅苑超高层住宅建筑结构风洞试验为工程背景,通过风洞试验与计算分析相结合的方法,进行了楼层等效风荷载、风致振动及舒适度研究,得到了有一定工程意义的结论。本文的主要内容如下：首先在高频动态天平基础上,对广州尚东瀚宇雅苑超高层住宅的三维风荷载进行了研究,将不同方向风荷载的特点以及风向对风荷载的影响进行了对比和分析。在此基础上,计算出个风向风荷载作用下的等效静风荷载。最后引入灵敏度的概念,计算在等效静风荷载和顶层最大加速度二者随不同实验因子变化的变化情况,找出对应的规律。通过灵敏度的研究,分析高频动态天平试验获得的数据的稳定性。其次,本文在刚性模型测压试验的基础上获得风压时程数据。并根据本试验对象的特点推导出适合本试验对象将风压时程转化为楼层风荷载时程的计算方法。然后通过运用大型有限元分析软件ANSYS建立本试验对象简化后的有限元模型,并进行等效静风荷载静力分析及风荷载时程分析,计算出位移响应及加速度响应。再次,通过对静力分析和时程分析计算获得的位移响应的比较,综合的对尚东翰御住宅建筑的侧移是否满足我国规范的限制进行判定。最后,结合试验与模拟计算得到顶层加速度响应,对本试验对象的风振舒适度进行研究评价,为该建筑结构的设计提供有用的设计依据。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-10
第1章绪论  10-20
  1.1 引言  10-12
    1.1.1 高层建筑的发展现状与趋势  10-11
    1.1.2 风荷载对建筑结构的影响  11-12
  1.2 风洞技术  12-13
    1.2.1 气动弹性模型试验技术  12-13
    1.2.2 高频动态天平技术  13
    1.2.3 多点瞬时脉动测压试验  13
  1.3 国内外研究动态  13-17
    1.3.1 舒适度的提出及发展  13-17
  1.4 选题的意义  17-18
    1.4.1 问题的提出  17-18
    1.4.2 选题意义  18
  1.5 本文的主要工作及创新点  18-20
第二章风振研究分析基础  20-29
  2.1 基本风速或基本风压  20-22
    2.1.1 标准地面粗糙度类别  20
    2.1.2 标准高度  20-21
    2.1.3 标准重现期  21
    2.1.4 最大风速样本  21
    2.1.5 平均风的时距  21-22
    2.1.6 概率分布类型  22
  2.2 随机振动理论基础  22-25
  2.3 高层建筑静力等效风荷载的计算方法  25-28
    2.3.1 阵风荷载因子法(GLF法)  25-26
    2.3.2 惯性风荷载法(GBJ法)  26
    2.3.3 MGLF法  26-28
  2.4 本章小结  28-29
第3章等效风荷载及灵敏度研究  29-49
  3.1 概述  29-31
  3.2 风洞试验设备及理论  31-33
    3.2.1 风洞  31
    3.2.2 测量仪器  31-32
    3.2.3 大气边界层的模拟  32-33
  3.3 高频动态天平测力实验  33-49
    3.3.1 高频动态天平测力试验简介  33
    3.3.2 计算基本信息  33
    3.3.3 模型制作  33-34
    3.3.4 试验设计  34-35
    3.3.5 试验计算方法  35-36
    3.3.6 试验计算结果  36-43
    3.3.7 数据结果灵敏度计算分析  43-48
    3.3.8 本章小结  48-49
第4章风荷载作用下动力响应有限元分析  49-62
  4.1 引言  49
  4.2 有限元模型的建立  49-51
  4.3 结构自振特性分析  51-52
  4.4 基于等效静风荷载位移响应计算  52-55
  4.5 随机风荷载作用下结构时程响应分析  55-59
  4.6 计算结果分析  59-60
  4.7 本章小结  60-62
第五章风振舒适度研究  62-71
  5.1 引言  62
  5.2 目前对舒适度评价技术和标准  62-64
    5.2.1 常见的评价方法  62-63
    5.2.2 我国的评价标准及计算方法  63-64
  5.3 基于舒适度研究的风振有限元分析  64-68
  5.4 舒适度评价方法  68-69
  5.5 舒适度评价分析  69-70
  5.6 本章小结  70-71
第6章结论与展望  71-73
  6.1 本文主要结论  71-72
    6.1.1 超高层建筑结构的等效风荷载研究  71
    6.1.2 超高层风振特性分析  71-72
  6.2 进一步研究的展望  72-73
致谢  73-74
参考文献  74-76

超高层建筑风致振动及舒适度研究

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