基于气动抗风措施的大高宽比超高层建筑顺风向风效应研究

发布时间：2020-07-03 11:38

【摘要】：在台风多发地区,超高层建筑的风荷载和风效应是结构安全性和使用性的控制性荷载,通过传统的增强结构的刚度和强度已经很难满足抗风结构设计的要求,气动外形措施成为风工程研究者降低超高层建筑风荷载及风效应的一个主要方法。目前研究焦点主要集中在气动抗风措施对横风向的控制效果,而已有研究表明,某些气动外形情况下风致涡激振动并不十分明显,此时结构的控制性方向仍然是顺风向。因此研究气动措施对于超高层建筑顺风向荷载及响应的影响仍然具有一定意义。本文以高宽比为9:1的标准方形为基准模型,考虑立面收缩(线性和退台),角区切角以及特定楼层位置开启透风槽的一种或两种组合的气动抗风措施对大高宽比超高层建筑顺风向风效应的影响,全文的主要结论如下:1.对于大高宽比超高层建筑测点层顺风向平均荷载和脉动荷载:立面线性收缩和退台收缩具有明显减小效果,减小量随收缩比例增加而增大,6.6%楔率模型顶部处平均风荷载减小达到50%,0.8H高度处脉动风荷载减小将近60%。角区切角对于顺风向荷载小效果十分显著,测点层平均荷载从8.5~14降至6.5~8.5。四个模型开局部透风槽减小规律一致,减小效果从小到大依次是开下层、开中层、开上层、全开。2.对于大高宽比超高层建筑基底弯矩响应风致响应:立面线性收缩和退台收缩也有明显的减小效果,η=2.2%,η=4.4%,η=6.6%三个锥率模型的基底弯矩分别比等截面的基底弯矩减小22.7%,36.5%,44.8%;退台系列模型中减小效果最好的是2次退台模型,其值减小达到37.4%。切角能进一步减小结构的基底弯矩响应,对应的三个切角模型基底弯矩响应较切角前分别减小22.7%,22.5%,19.5%。四个开局部透风槽模型减小效果从小到大依次是开下层、开中层、开上层、全开。3.对于大高宽比超高层建筑风致结构顶部加速度响应:立面线性收缩是不利的,加速度值响应增加。η=2.2%,η=4.4%,η=6.6%三个锥率模型的风致加速度分别比等截面的风致加速度增加15.6%,25%,41.7%,退台收缩有轻微的减小效果。切角对于加速度也无减小效果。同样在切角后随锥率增加,模型加速度也反而增加。但是对于四个开局部透风槽模型,加速度减小效果从小到大仍然遵循开下层、开中层、开上层、全开。上述相关结果可以为类似超高层建筑抗风设计提供依据,提高其抗风性能。
【学位授予单位】：广州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU973.32
【图文】：

超高层建筑

(e)武汉绿地中心 (f)广州东塔图 1-1 典型超高层建筑Fig1-1 Typical super tall buildings目前国内外超高层的发展要从 1894 年位于美国曼哈顿的人寿保险大厦的建成算起，国内外超高层的主要发展的三个阶段：1894 年—1931 年，由于美国工业革及生产力的大力发展，城市化进程加快，促使建筑建筑物向更高的方向发展，其中型的代表性建筑就是美国纽约帝国大厦，381 米高，102 层。

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武汉绿地中心 (f)广州东塔图 1-1 典型超高层建筑Fig1-1 Typical super tall buildings内外超高层的发展要从 1894 年位于美国曼哈顿的人寿保险大外超高层的主要发展的三个阶段：1894 年—1931 年，由于美大力发展，城市化进程加快，促使建筑建筑物向更高的方向发建筑就是美国纽约帝国大厦，381 米高，102 层。

【参考文献】