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复杂体型高层建筑风荷载及风振响应研究

作　者: 燕辉
导　师: 唐锦春；楼文娟
学　校: 浙江大学
专　业: 结构工程
关键词: 双塔高层建筑 风载合力 局部体型系数 群体体型系数 风洞试验 三维风效应 风振响应 模态分析法 模态力谱 相关性 弯扭耦联 有限元 时程分析
分类号: TU973.2
类　型: 博士论文
年　份: 2004年
下　载: 937次
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内容摘要


随着科学技术的发展，高层建筑的高度不断增加，轻质高强材料被广泛使用，同时出现了大量复杂体型的双塔或多塔建筑结构形式，这对高层建筑抗风设计带来了新的问题。目前针对单体高层建筑的风振研究较多，而对于复杂体型多塔楼高层建筑风振研究较少，本文结合萧山国际商务大楼工程，对具有复杂体型的双塔高层建筑三维风荷载以及风振响应进行了深入的研究。 对双塔楼建筑进行了刚性模型风洞试验。在试验结果表达形式上，采用了表面积分法，提出了三维风载合力，便于工程应用。研究了不同风向角下顺风、横风和扭转向的三维风荷载作用，分析了有多塔楼相互干扰的群体体型系数以及局部体型系数。为双塔高层建筑的抗风设计提供了合理的风载取值。 在双塔楼风洞试验基础上，采用刚性模型表面风压积分法对双塔高层建筑气动力谱进行了研究。分析了顺风、横风和扭转方向前三阶模态力谱，并与单体、简单截面高层建筑模态力谱进行了对比，讨论了各阶振型模态力互谱特性以及顺风—扭转和横风—扭转之间各阶模态力谱相关性。 应用模态法分析了在邻近塔楼干扰下无弯扭耦联振动的复杂截面塔楼高层建筑风振位移及加速度响应，讨论了顺风、横风和扭转响应随结构不同特性的变化，并对顺风—扭转和横风—扭转加速度响应相关性进行了分析。 推导了高层建筑在质心和刚心偏心时的三维风振响应公式，讨论了复杂体型双塔建筑在不同偏心情况下对总加速度响应的影响规律，分析了偏心时高阶振型对风振加速度响应的贡献，讨论了偏心时平动—扭转相关性对总加速度响应的影响，最后对复杂体型偏心双塔高层建筑进行了时程风振响应分析。

全文目录


摘要  6-7
ABSTRACT  7-9
第一章 绪论  9-29
  1．1 概述  9-11
    1．1．1 高层建筑的发展现状  9-11
  1．2 风对结构的相互作用  11-15
    1．2．1 大气边界层风特征  11-13
    1．2．2 风对结构的作用  13-15
  1．3 高层建筑结构风工程研究现状和发展  15-23
    1．3．1 引言  15-16
    1．3．2 研究方法  16-19
    1．3．3 高层建筑风振响应研究  19-23
  1．4 本文的主要工作  23-24
  参考文献  24-29
第二章 双塔高层建筑刚性模型风洞试验研究  29-51
  2．1 模型设计和测点布置  29-32
    2．1．1 模型制作  29-31
    2．1．2 测压点布置  31-32
  2．2 试验设备  32-33
    2．2．1 风洞  32
    2．2．2 风场特性测试  32
    2．2．3 试验设备及测压系统  32-33
  2．3 风场的模拟  33-34
  2．4 试验工况及试验方法  34-39
    2．4．1 试验工况  34-35
    2．4．2 风压系数  35-36
    2．4．3 风压系数与建筑物局部体型系数的转换  36-37
    2．4．4 分块平均压力和风载合力  37-39
  2．5 试验结果与分析  39-48
    2．5．1 平均风作用  39-46
    2．5．2 脉动风作用  46-48
  2．6 本章小结  48-49
  参考文献  49-51
第三章 双塔高层建筑三维风荷载模态力谱研究  51-73
  3．1 双塔高层建筑的动力特性  51-56
  3．2 基于准定常假设的顺风向风荷载模态力谱计算公式  56-60
  3．3 刚性模型表面积分法  60-63
  3．4 双塔高层建筑顺风向风荷载模态力谱  63-65
  3．5 横风向和扭转风荷载模态力谱  65-67
  3．6 顺风、横风及扭转风荷载模态力谱相关性  67-69
  3．7 不同风向角下模态力谱  69-70
  3．8 本章小结  70-71
  参考文献  71-73
第四章 复杂体型高层建筑风振响应研究  73-97
  4．1 高层建筑风振响应规范方法  73-76
    4．1．1 荷载风振系数  73-74
    4．1．2 高层建筑加速度响应的简化分析方法  74-76
  4．2 复杂体型高层建筑风振响应模态分析法  76-92
    4．2．1 随机风振响应公式  77-82
    4．2．2 顺风向风振系数  82-84
    4．2．3 顺风向、横风向和扭转风振位移响应  84-88
    4．2．4 顺风向、横风向和扭转风振加速度响应  88-92
  4．3 不同风向角下双塔高层建筑风振响应  92-95
    4．3．1 不同风向角下的风振系数  92-93
    4．3．2 不同风向角下的位移、加速度响应  93-95
  4．4 本章小结  95
  参考文献  95-97
第五章 高层建筑弯扭耦联风振响应研究  97-121
  5．1 引言  97
  5．2 偏心高层建筑风振响应分析  97-102
    5．2．1 结构动力模型及风振响应公式  97-99
    5．2．2 偏心下振型和风荷载谱  99-102
  5．3 复杂体型偏心塔楼风振响应分析  102-114
    5．3．1 质量和刚度偏心时的加速度响应  102-110
    5．3．2 偏心时影响风振加速度响应因素  110-114
  5．4 时域分析法  114-118
    5．4．1 概述  114-116
    5．4．2 实例分析  116-118
  5．5 本章小结  118-119
  参考文献  119-121
第六章 本文总结与展望  121-125
  6．1 本文工作总结  121-122
  6．2 进一步研究的建议  122-125
致谢  125-126
附录  126

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 高层建筑 > 高层建筑结构 > 结构分析与计算
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