基于HFFB技术考虑模态耦合效应的高层建筑风振响应研究

发布时间：2020-05-08 14:52

【摘要】：高频底座测力天平(high-frequency force balance,HFFB)风洞试验是确定高层建筑风荷载及结构风致振动效应的主要途径之一。近年来随着高层建筑高度的不断增加以及结构形式日趋新颖,越来越多的超高层建筑具有三维模态。本文基于HFFB技术开展了考虑三维模态耦合效应的超高层建筑风振响应分析方法研究,主要内容包括:(1)研究了模型-天平系统对其所测得的高层建筑气动荷载多模态放大效应的消除方法。对天平测得的绕两个水平主轴方向的弯矩进行解耦,并基于一种智能搜索算法精确识别了模型-天平系统的动力参数,在此基础上对基底气动荷载进行修正。以广州东塔为案例验证了方法的有效性。(2)研究了考虑三维模态耦合效应的风振响应分析方法。首先基于完全二次型相关法(CQC)求出了结构顶部的峰值位移响应和峰值加速度响应,在此过程中考虑了两个水平主轴方向基底弯矩的互功率谱密度及其修正,基于各方向振型分量在广义质量中所占比重不变的原则给出模态分配系数矩阵,并构建了考虑模态耦合效应的振型矩阵和模态力谱密度矩阵。在此基础上,通过比较传统方法中区分背景与共振响应方法和不区分背景与共振响应方法,分析了背景响应和共振响应相关性对结构总响应的影响,并根据均方根位移响应和均方根弯矩响应之间的关系,推算得到了考虑模态耦合效应的峰值基底弯矩响应。通过案例分析验证了方法的有效性。(3)研究了同时考虑背景与共振响应相关性和3D模态耦合效应的等效静风荷载计算方法。针对已有的等效静风荷载计算方法忽略背景与共振响应相关性的问题,提出考虑背景与共振响应相关性的高层建筑等效静风荷载计算方法,并给出了数学推导公式。基于广州东塔和广州日立电梯塔两座建筑案例,验证了方法的有效性。结合基底弯矩响应考虑模态耦合的研究成果,得到了考虑模态耦合效应的等效静风荷载。
【图文】：

图 2-1 具有相似频率的两个余弦信号的解耦Fig 2-1 The decoupling of two cosine signals with similar frequency

图 2-2 余弦信号和方波信号的解耦Fig 2-2 The decoupling of cosine signal and square wave signal
【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】：TU973.213

【参考文献】

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本文编号：2654824