强台风作用下深圳卓越世纪中心的实测研究
发布时间：2022-01-21 21:59
超高层建筑的结构动力特性是影响结构风效应评估精度的重要因素,实测是获取实际结构动力特性参数的唯一方法并已有很多研究,但实测研究中出现较大振幅的情况仍极为少见。文章采用自主研发的无线加速度传感器,对高度280m的深圳卓越世纪中心北塔（ZCC）进行连续长期监测,得到10年来多次台风作用下ZCC结构顶部加速度响应时程信号。采用不同参数识别方法分别对ZCC在5次具有代表性的台风作用下的结构顶部加速度响应时程数据进行详细分析,并将台风"山竹"的实测结果和风洞试验的结果进行对比。结果显示:不同方法识别得到的结构模态频率一致性较好,模态阻尼比则存在一定差别;结构模态频率有随振幅增大而减少的趋势,顺风向的结构模态阻尼比随加速度的增大有增大的趋势,横风向的结构阻尼比则呈现较大的离散性,和加速度振幅的相关性不明显;现场实测得到的ZCC在台风"山竹"作用下的结构顶部峰值加速度和风洞试验结果具有较好的一致性,且在连续10年中测到的最大峰值加速度为23.91cm/s2,表明该建筑能够满足舒适度要求。
【文章来源】：土木工程学报. 2020,53(09)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
无线加速度传感系统外形及安装位置
由安装在PAIFC顶部的一台二维超声风速仪完整获取了台风“山竹”侵袭过程的风速风向数据。图2和图3分别给出了PAIFC与ZCC的相对位置和在其顶部监测到的台风“山竹”最大风速附近24h的风速风向变化。PAIFC总高度592.5m,与ZCC的直线距离约为990m(图2),可将在其顶部监测到的风速视为梯度风风速,结合风洞试验数据计算得到ZCC在不同风向角下的结构响应。从图3可见台风“山竹”10min平均风速超过15m/s的时间超过18h,其中最大10min平均风速达到37.5m/s,对应风向为93°(东偏南3°)。图3 台风“山竹”10min平均风速风向
图2 ZCC与PAIFC的相对位置在PAIFC顶部测得的最大10min平均风速为37.5m/s,换算成标准地貌10m高度处10min平均风速为22.0m/s、对应速压为0.30kPa,这个结果明显比分别在海边的盐田港、内伶仃南和我国香港流浮山站点所测得最大风压0.55kPa、和0.81kPa和0.57kPa小(均为实测最大风速的转换结果,没有根据实际站点风速仪所处的高度和地形做修正),这主要和风速仪放置在建筑顶部镂空层(四角有四根柱子,顶部有楼面)内、流入内部的风速受到建筑的阻力效应影响而变小有关,很显然0.30kPa不能作为台风“山竹”影响深圳地区的最大风压值。综合分析各种影响因素,当时深圳地区的标准地貌下的最大风压应该在0.57kPa附近,这个结果也已经远远超过深圳地区10年重现期的基本风压0.45kPa。值得说明的是,0.57kPa是根据各个站点所测风速综合得来的台风“山竹”影响深圳地区的最大风压,而深圳地区不同建筑实际所受到的来流速压会因周边建筑和地貌的影响而不同。已有风洞试验结果表明,受城市密集建筑群的影响,其后来流风速剖面可能会远远偏离D类地貌风速剖面,特别是在平均建筑高度以下,来流风速会远远低于D类地貌所确定的风速,这也是本文采用PAIFC所测得最大风压0.30kPa用于风洞试验数据计算的原因。同时,PAIFC顶部记录的最大10min平均风速发生时间与ZCC结构顶部最大加速度响应发生时间一致,这也在一定程度上说明了在PAIFC顶部监测到的风速风向数据的适用性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]改进贝叶斯谱密度法及其在超高层结构振动模态参数识别中的应用[J]. 潘浩然,谢壮宁. 建筑结构学报. 2016(12)
[2]深圳京基100风致响应实测研究[J]. 谢壮宁,徐安,魏琏,顾明. 建筑结构学报. 2016(06)
本文编号：3601031
【文章来源】：土木工程学报. 2020,53(09)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
无线加速度传感系统外形及安装位置
由安装在PAIFC顶部的一台二维超声风速仪完整获取了台风“山竹”侵袭过程的风速风向数据。图2和图3分别给出了PAIFC与ZCC的相对位置和在其顶部监测到的台风“山竹”最大风速附近24h的风速风向变化。PAIFC总高度592.5m,与ZCC的直线距离约为990m(图2),可将在其顶部监测到的风速视为梯度风风速,结合风洞试验数据计算得到ZCC在不同风向角下的结构响应。从图3可见台风“山竹”10min平均风速超过15m/s的时间超过18h,其中最大10min平均风速达到37.5m/s,对应风向为93°(东偏南3°)。图3 台风“山竹”10min平均风速风向
图2 ZCC与PAIFC的相对位置在PAIFC顶部测得的最大10min平均风速为37.5m/s,换算成标准地貌10m高度处10min平均风速为22.0m/s、对应速压为0.30kPa,这个结果明显比分别在海边的盐田港、内伶仃南和我国香港流浮山站点所测得最大风压0.55kPa、和0.81kPa和0.57kPa小(均为实测最大风速的转换结果,没有根据实际站点风速仪所处的高度和地形做修正),这主要和风速仪放置在建筑顶部镂空层(四角有四根柱子,顶部有楼面)内、流入内部的风速受到建筑的阻力效应影响而变小有关,很显然0.30kPa不能作为台风“山竹”影响深圳地区的最大风压值。综合分析各种影响因素,当时深圳地区的标准地貌下的最大风压应该在0.57kPa附近,这个结果也已经远远超过深圳地区10年重现期的基本风压0.45kPa。值得说明的是,0.57kPa是根据各个站点所测风速综合得来的台风“山竹”影响深圳地区的最大风压,而深圳地区不同建筑实际所受到的来流速压会因周边建筑和地貌的影响而不同。已有风洞试验结果表明,受城市密集建筑群的影响,其后来流风速剖面可能会远远偏离D类地貌风速剖面,特别是在平均建筑高度以下,来流风速会远远低于D类地貌所确定的风速,这也是本文采用PAIFC所测得最大风压0.30kPa用于风洞试验数据计算的原因。同时,PAIFC顶部记录的最大10min平均风速发生时间与ZCC结构顶部最大加速度响应发生时间一致,这也在一定程度上说明了在PAIFC顶部监测到的风速风向数据的适用性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]改进贝叶斯谱密度法及其在超高层结构振动模态参数识别中的应用[J]. 潘浩然,谢壮宁. 建筑结构学报. 2016(12)
[2]深圳京基100风致响应实测研究[J]. 谢壮宁,徐安,魏琏,顾明. 建筑结构学报. 2016(06)
本文编号：3601031
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