高层建筑顶部大悬挑飘板抗风设计关键问题

发布时间：2017-09-19 20:18

  本文关键词：高层建筑顶部大悬挑飘板抗风设计关键问题

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【摘要】：现代高层建筑因外观的需要,常在顶部设置大悬挑装饰飘板,由于这种结构远离近地面,所处风场环境复杂多变,风荷载成为其设计时的主控荷载,如何快速准确确定其风荷载成为这类工程设计时急需解决的问题。本文围绕高层建筑顶部大悬挑飘板抗风设计方法展开研究,主要工作如下：(1)在介绍风振响应及风振系数基本理论的基础上,编制了MATLAB风振计算程序,将高层建筑顶部大悬挑飘板进行简化,对简化模型进行了风振响应及风振系数的参数分析,定量地得到了各参数对悬挑飘板结构风振响应及风振系数的影响。(2)建立了某高层建筑顶部大悬挑飘板有限元模型,进行了模态分析,结果表明飘板振型并不密集。在此基础上进行了飘板风振响应及风振系数分析,发现飘板结构悬挑端的风振响应及风振系数较大,在施工时应加强悬挑端面板与主体钢架结构的连接,在设计时应对面板分区,采用不同的风振系数。(3)为在设计时选取合适的风速谱,对某高层建筑顶部大悬挑飘板加速度风振响应进行了实测,将实测值与理论值进行了对比分析,提出了在设计时风速谱选取的建议：基于准定常的假定,采用Davenport谱、Harris谱、石沅谱、田浦谱及范存新谱计算所得理论值均小于实测值,在设计时采用这些风速谱是安全可靠的,其中Harris谱最为节省。(4)拟合了飘板风振系数-结构频率的一般公式,使用方便、快捷、经济性好,能够满足结构安全的要求,可供工程设计参考。本文提出的设计方法方便、快捷、经济性好,能满足结构安全的要求,可供高层建筑顶部大悬挑飘板设计参考。
【关键词】：高层建筑 悬挑飘板结构 风振响应 风振系数 现场实测
【学位授予单位】：南京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU973.32
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-23
• 1.1 选题背景10
• 1.2 屋盖结构风灾及风致破坏机理10-13
• 1.2.1 屋盖结构风灾10-11
• 1.2.2 屋盖结构风致破坏机理11-13
• 1.3 结构风工程研究方法13-15
• 1.3.1 理论分析13-14
• 1.3.2 数值模拟14-15
• 1.3.3 现场实测15
• 1.3.4 风洞试验15
• 1.4 悬挑屋盖结构风振响应研究现状15-22
• 1.4.1 风洞试验研究现状15-18
• 1.4.2 现场实测研究现状18
• 1.4.3 数值模拟研究现状18-19
• 1.4.4 风振响应计算研究现状19-21
• 1.4.5 现有规范21-22
• 1.5 本文主要研究内容22-23
• 第二章 基于简化模型的高层建筑顶部大悬挑飘板风振参数分析23-55
• 2.1 风振响应模态叠加法23-26
• 2.2 等效静力风荷载26-29
• 2.2.1 阵风荷载因子法27-28
• 2.2.2 惯性风荷载法28-29
• 2.3 程序编制及其正确性验证29-30
• 2.4 风振响应参数研究现状30-33
• 2.4.1 高阶振型30-31
• 2.4.2 模态耦合项31
• 2.4.3 水平脉动风速谱31
• 2.4.4 飘板高度影响31-32
• 2.4.5 地面粗糙度系数32
• 2.4.6 飘板梁刚度32-33
• 2.4.7 阻尼比33
• 2.5 简化模型确定及其自振特性分析33-37
• 2.5.1 简化模型确定33-34
• 2.5.2 简化模型自振特性34-37
• 2.6 风振响应参数选取37-40
• 2.6.1 基本计算参数37
• 2.6.2 不同参数选取37-40
• 2.7 位移风振响应参数分析40-53
• 2.7.1 高阶振型影响40-41
• 2.7.2 模态耦合项影响41-42
• 2.7.3 水平脉动风速谱影响42-45
• 2.7.4 飘板所处高度影响45-49
• 2.7.5 地面粗糙度系数影响49-50
• 2.7.6 飘板梁刚度影响50-52
• 2.7.7 阻尼比影响52-53
• 2.8 本章小结53-55
• 第三章 某高层建筑顶部大悬挑飘板风振分析55-64
• 3.1 工程概况55-56
• 3.2 飘板结构自振特性分析56-58
• 3.3 飘板结构风振响应分析58-62
• 3.3.1 基本计算参数58
• 3.3.2 飘板结构风振响应分析58-62
• 3.4 本章小结62-64
• 第四章 某高层建筑顶部大悬挑飘板现场实测64-79
• 4.1 测试仪器64-66
• 4.1.1 风速风向仪64
• 4.1.2 加速度采集系统64-66
• 4.2 测点布置方案66-70
• 4.2.1 风速风向仪布置方案66-67
• 4.2.2 加速度计布置方案67-70
• 4.3 实测结果分析70-77
• 4.3.1 现场风场特性70-73
• 4.3.2 模态识别73-74
• 4.3.3 加速度响应对比分析74-77
• 4.4 高层建筑顶部大悬挑飘板设计建议77-78
• 4.5 本章小结78-79
• 第五章 高层建筑顶部大悬挑飘板风振系数-结构频率公式拟合79-85
• 5.1 回归分析79
• 5.2 简化模型的确定及有限元分析79-80
• 5.3 简化模型风振系数分析80-82
• 5.4 风振系数-结构频率(地貌类别)公式拟合82-84
• 5.5 本章小结84-85
• 第六章 结论与展望85-87
• 6.1 结论85-86
• 6.2 展望86-87
• 参考文献87-91
• 攻读硕士学位期间科研成果91-92
• 致谢92

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本文编号：883718