基于风洞试验的高层建筑风荷载研究及抗风设计

基于刚性模型同步测压风洞试验结果,采用覆面积分频域计算方法,对广州松日总部大楼风荷载进行了研究.结果表明:相比顺风向而言,大楼楼层横风向振动曲一致性更强;不同风向角下顺风向与横风向基底弯矩分量组成各不相同,其与建筑立面形式相关;大楼振动舒适度满足规范要求.通过进行等效静风荷载和峰值加速度的敏感度分析,为结构优化设计提供了指导.     

高层建筑等效静风荷载及抗风研究

风荷载是超高层建筑结构设计的主要控制荷载,对超高层结构进行风洞试验是结构抗风研究的重要方式。文中基于刚性模型多点同步测压风洞试验,介绍了风洞试验数据的处理方法。推导一个通用矩阵R,建立风压系数与风荷载的关系,计算出楼层的平均风荷载,并通过编写通用程序实现由风压系数转换成风荷载的过程。然后通过CQC方法计算等效静力风荷载,将随机振动的风荷载计算问题转化为静力荷载计算问题。文中介绍的方法可以快速计算等效静风荷载。采取这种高效率计算等效静风荷载的方法,为超高层结构抗风优化设计提供了指导。最后通过有限元软件SAP2000对超高层结构进行分析。     

群体风效应下高层建筑等效风荷载及舒适度分析

基于某复杂群体高层建筑项目风洞试验结果,采用覆面积分计算方法,对该项目最高塔楼进行了风荷载及风振响应分析,结构由于受到周围建筑的干扰影响,其实际风荷载与规范估算结果差异较大,计算还分析了不同风向下结构的等效基底倾覆力矩及其顶部峰值加速度,其结果可用于此结构的抗风设计。     

《建筑结构荷载规范》修订后的超高层建筑平均风荷载比较研究

基于刚性模型测压风洞试验,分别以B类和C类地貌上的两栋超高层建筑为例,对比研究了GB 50009—2001、2012《建筑结构荷载规范》中风荷载条文修改对超高层建筑整体风荷载和围护结构风压的影响。研究表明:对A、B、C和D四类地貌高度为250 m左右的超高层建筑,由《2012规范》给出的平均风荷载和极值风压,分别比《2001规范》减小了6. 9%、6. 3%、11. 7%和17. 6%。对A、C和D三类地貌,《2012规范》的调整是减小了风压高度变化系数;但对B类地貌,《2012规范》既减小了风压高度变化系数,也减小了体型系数,且它们减小程度均与离地高度有关。因此,《2012规范》在适当降低了标准场地类别的平均风荷载的同时,也适度降低了另外三类场地的平均风荷载。     

高层建筑等效风荷载风洞试验研究

分析了某高层建筑的多通道同步测压风洞试验。利用随机振动理论计算了结构等效静力风荷载,分析了风荷载随风向的变化关系,计算了结构顶部峰值加速度响应,对居住者舒适度进行了评价。     

层叠式高层建筑多维风振效应试验研究

层叠式高层建筑由于体型不规则,且承受三维风荷载作用,其在强风作用下的风致振动效应区别于一般超高层建筑.结合某大型盒式单元构成的超高层建筑,在进行了刚性同步测压风洞试验的基础上,分别对大楼结构的水平、垂直风致振动效应进行了计算和分析,并详细分析了关键风向下结构的等效静风荷载.结果表明:对层叠式不规则结构应综合考虑平动和扭...     

用瞬态测压法研究高层建筑的等效设计风荷载

基于瞬态脉动测压方法 ,分析了典型断面高层建筑结构各层合力的相干特性 ,结果显示横风向脉动风荷载在漩涡脱落频率处存在和顺风向不同的显著相关性 ,相干函数值接近于 1。采用拟合方法提出了一个各层横风向脉动风荷载的相干函数公式 ,并给出了采用脉动测压技术分析高层建筑风振响应与等效荷载的简化方法。采用CAARC高层建筑标模做了风洞试验 ,将其结果与高频底座力天平方法的试验和规范方法的计算结果作了对比 ,结果较为满意。采用本文方法可以克服力天平方法要求结构的基阶模态必须线性且不能给出结构沿高度的荷载分布等缺点。最后结合一具体的工程实例 ,分析了深圳新万基国际大厦的风振响应和等效设计荷载     

典型截面超高层建筑风洞试验与荷载规范计算的等效静力风荷载比较分析

对椭圆形截面和矩形截面的两栋超高层建筑进行了风洞试验,获得了作用在结构上的气动力。在此基础上计算得到了用于结构设计的顺风向、横风向的等效静力风荷载及风振位移和加速度响应。基于《建筑结构荷载规范》(GB 50009—2012)给出的方法计算了两栋高层建筑的等效静力风荷载,与风洞试验的结果进行了对比,并进一步讨论了振型的阶数对等效静力风荷载、风振位移和加速度响应的影响。     

弧形超高层建筑的抗风设计研究

进行了弧形超高层建筑的模型风洞试验,获得了风荷载体型系数、基础等效静风荷载及结构顶部风致加速度响应,并将其与规范相关值进行了对比,所得结果为其他建筑的抗风设计和风洞试验提供技术参考。     

单层折面空间网格结构风荷载特性及等效静风荷载研究

对单层折面空间网格结构的表面风压分布和风振响应特性进行研究,采用荷载 响应相关法(LRC)与惯性力法计算结构的等效静风荷载,并分析了其计算精度,结果表明：在迎风面的体育场屋盖部分,气流在经过迎风面屋盖檐口后发生明显分离,形成漩涡,此处的平均负风压和脉动风压最大;整个屋面的绝大部分表面风压都表现为负压。增加肩谷环后,结构横向刚度提高较大,结构的1阶和2阶振型由原来的结构整体水平振动变为罩棚前端内环端部的局部竖向振动;在单层折面空间网格结构的风振响应中,参与结构振动振型较多,需要考虑多阶振型影响,且参与结构振动的主要为低阶振型;在脉动风荷载作用下各振型耦合作用较小;用LRC与惯性力法得到的单层折面空间网格结构等效静风荷载,计算精度可满足工程要求。     

高层建筑的等效设计风荷载与风振响应研究

基于某典型高层建筑详细的风洞试验结果,计算分析了该结构的基础等效静风荷载及结构顶部峰值加速度响应,与前期的风洞试验结果相对比,评估了不同风洞试验条件和周边建筑对试验结果的影响,获得的结果可以用于此结构的抗风设计以及居住者舒适度评估。     

新型超高层结构体系的抗风设计研究

在大气边界层风洞进行了“珠江城”商务写字楼大比例尺（1：150）模型风洞实验,通过对风洞实验数据分析,获得了基础等效静风荷载及结构顶部风致加速度响应,并将其结果与其他较小比例尺的两个风洞实验结果相对比,分析了模型几何缩尺比、周边建筑及平均风剖面对实验结果的影响。     

大型火车站雨棚风荷载特性试验研究

对3个大型火车站雨棚进行风洞测压试验,分析结果表明开放式雨棚受站房影响较大,在不同风向下可能形成"上吸下顶"的受力特征,造成局部风压幅值的增加。由于风压分布不均匀和尾流区范围大等原因,体量较大的雨棚平均整体风吸力系数在-0.25左右,远小于小体量的雨棚,且基底竖向反力的变化范围也比较小。结合测压时程,采用广义坐标合成法计算了雨棚的风振响应,着重指出由于雨棚整体风压基本上是风吸力,因而对应最大竖向反力的风振系数可能出现负值或很高的正值,导致得出的等效静风荷载不合理,此时采用附加风振力法可得出更符合实际情况的等效静风荷载。     

大跨度曲面木屋盖风荷载特性的风洞试验研究

大跨度曲面屋盖风荷载特性复杂,大规模木屋盖工程在实际工程应用中相对少见。通过对海口市民游客中心这个大跨度曲面木屋盖工程的风洞试验研究,系统地分析了在不同风向角下曲面木屋盖风荷载的平均压力系数分布规律、等效静风荷载分布规律和整体风荷载效应的分布规律。试验研究结果表明:屋面整体风荷载效应主要表现为上吸作用;屋盖内外表面的平均风压系数主要受风向角和测点位置的影响,表现出复杂的波动性规律,部分重要测点处存在多个平均风压系数极值和主风向角工况。在整体设计计算过程中,除了需要考虑最大上吸工况外,也要考虑下压风工况的不利作用;在局部设计计算中,应重点考虑出现极值的重点区域和特异点。     

超高层建筑风荷载数值模拟研究

针对某超高层建筑,采用流体动力学计算软件对其弹性模型的风荷载进行了数值模拟,选用剪切应力输运模型SST对建筑周围的风场进行了模拟,得出了流固耦合条件下该建筑表面的风压分布以及风压时程数据,最终得出该建筑物的位移时程曲线。     

超高层双塔中部联通异型建筑结构风洞试验研究

介绍了某超高层双塔中部联通异型建筑风洞试验方法与数据分析,对该超高层复杂结构的风压分布、风压系数及体型系数进行了研究,得到了可供设计使用的等效静风荷载与楼顶峰值加速度。结果表明,风压在建筑物的中上部及立面拐角区域较大,风吸力（负压）要大于风压力（正压）,整体上南塔（高度较低）风压小于北塔（高度较高）风压,总的等效静力风荷载主要由平均风荷载控制。研究成果可为该类结构抗风设计及相关研究提供参考依据。     

国家海洋博物馆风洞试验与等效静风荷载研究

以国家海洋博物馆钢结构屋盖为研究对象,采用刚性模型同步测压风洞试验对建筑表面的平均及脉动风荷载进行测定,考察了典型风向下屋盖表面风荷载特性。建立结构整体有限元模型,利用时程分析方法获得结构在风荷载作用下的最大节点位移和杆件应力。引入多目标等效静风荷载分析方法,以结构在风荷载作用下的最大动力响应为控制指标,获得针对多个等效目标的静力风荷载分布并对等效结果进行了验证。结果表明,该方法可以实现以少量静力风荷载分布形式实现所有响应均与动力极值响应等效。     

城市综合体主塔楼风洞试验研究

本文对国贸中心综合体T2主塔楼进行现有周边建筑和未来规划建筑两种情况的高频天平测力试验(HFFB),分析它在两种不同周边建筑情况下的等效静风荷载及风振响应。结果表明,未来规划建筑的建造使得结构风荷载或大于或小于仅考虑现有周边建筑时,两种周边建筑情况下结构顶层加速度峰值均满足JGJ 3-2010关于办公建筑的人体舒适度要求。     

超高层建筑三维风振的时域分析方法研究

以436m高的大连国贸中心大厦为例,着重介绍通过时域分析确定超高层建筑三维等效静风荷载的方法。首先结合风洞测压试验,采用广义坐标合成法和等效风振力法得出各层的位移响应时程和等效荷载时程。然后根据极值统计理论和相关分析确定等效目标,在等效荷载时程中与目标最匹配的值即可作为等效静风荷载。由此得出的各层荷载自动包含了不同方向的组合以及荷载空间相关性,不但可实现等效目标,其他相关响应通常也可达到最大值。由于采用了高效的广义坐标合成法,该时域分析方法在精度相同的前提下,计算量比传统的频域完全二次型组合(CQC)算法还要小。对大连国贸中心大厦的计算分析验证了该方法的有效性。分析结果表明大厦的横风向振动非常显著,在小角度斜吹的情况下,弱轴方向将由于强烈的横风向振动出现响应与荷载的最大值。