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基于同步测压技术的群体超高层建筑风致荷载及其相关特征研究

作　者: 于怀懿
导　师: 谢壮宁
学　校: 汕头大学
专　业: 结构工程
关键词: 高层建筑 风荷载 风洞试验 干扰效应 相关性 回归分析
分类号: TU973.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 32次
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内容摘要


随着经济的飞速发展,建筑科技日新月异,城市高层建筑群已相当普遍。高层建筑之间的相互干扰效应使得作用在建筑上的风荷载比单体情况下显著增加,且更加复杂。本文基于同步测压方法,在B类地貌下系统地研究了6种不同宽度比、4种不同高度比的1个和2个施绕建筑的扭转以及顺风向和横风向响应的干扰效应,考虑了流场湍流度、基本风压对干扰效应的影响,首次分析了结构在受扰情况下顺、横和扭三方向的荷载相关性特征。根据本文研究得到的主要结论为：1)扭转干扰效应表现为随着宽度比的增加干扰效应增加,但是当宽度比等于0.4时,旋涡脱落频率接近施扰建筑一阶结构频率而发生扭转方向的涡激共振现象,此时最大扭转干扰因子是非共振时的3倍之多。2)顺风向干扰效应主要表现为双柱体配置下串列及泛串列位置的遮挡效应,高度比越大干扰越显著,高度比大于1.4时,干扰显著区域的干扰因子达1.5以上,三柱体配置下两施扰建筑异侧斜列布置(连线与X轴的夹角为30-50°)时,干扰效应最显著。3)横风向干扰效应最显著的表现是当旋涡脱落频率接近于结构固有频率时的共振现象,此时最大干扰因子是未共振时的1.3倍左右,湍流度越低涡激共振越显著,高度比越大,干扰效应越显著。4)并列位置的干扰效应表现为峡管效应,当施扰建筑与受扰建筑间距小于3b时,顺风向干扰效应较显著；当间距在2.5-4.0之间时,横风向干扰效应较显著,双柱体配置下最大干扰因子达1.4以上,三柱体配置下最大干扰因子达1.8以上；双柱体扭转干扰效应随着间距的增大而逐渐减小,三柱体最大干扰因子达1.4以上,且湍流度越低并列位置三方向的干扰效应越明显。5)结构受到干扰的情况下顺风向和横风向响应的相关性要比顺扭和横扭的相关性大得多,顺横最大相关系数高达0.7,且湍流度越低相关系数越高。本文采用最小二乘法和鲁棒回归方法对不同湍流度、不同高度比、不同基本风压下的干扰因子分布进行了分析,发现了某些参数对干扰因子分布存在较强的相关性,并回归得到了这些参数的定量关系,进而简化了复杂的试验结果。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章 绪论  10-18
  1.1 高层建筑风效应  10-12
    1.1.1 结构风振机理  10-11
    1.1.2 高层建筑干扰机理  11
    1.1.3 高层建筑风致响应  11-12
  1.2 高层建筑风致干扰效应已有研究  12-16
    1.2.1 历史回顾  12-13
    1.2.2 影响干扰效应的参数  13-16
  1.3 已有工作的不足  16-17
  1.4 本文的主要工作  17-18
第2章 风洞试验技术与试验工况  18-31
  2.1 风洞试验介绍  18-20
    2.1.1 STDX-1风洞  18
    2.1.2 干扰试验导轨系统  18-19
    2.1.3 试验测试设备  19-20
  2.2 风洞试验模拟技术  20-25
    2.2.1 平均风速剖面  20-21
    2.2.2 湍流度  21
    2.2.3 脉动速度功率谱  21-22
    2.2.4 湍流积分尺度  22-23
    2.2.5 B类地貌不同湍流度的模拟结果  23-25
  2.3 基于同步测压技术的高层建筑风致响应的基本方法  25-28
  2.4 试验工况  28-31
    2.4.1 试验模型  28
    2.4.2 试验工况  28-31
第3章 扭转干扰效应  31-51
  3.1 基本配置  31-35
    3.1.1 基本风压的影响  31-33
    3.1.2 湍流度的影响  33-35
  3.2 宽度比的影响  35-42
    3.2.1 不同宽度比的包络干扰因子分析  35-38
    3.2.2 尾流涡激共振机理分析  38-39
    3.2.3 涡激共振时干扰效应随基本风压和湍流度的影响  39-42
  3.3 高度比的影响  42-45
    3.3.1 干扰效应分布规律  43-44
    3.3.2 不同高度比干扰因子回归分析  44-45
  3.4 两个施扰建筑的影响  45-49
    3.4.1 两施扰建筑同侧  46-48
    3.4.2 两施扰建筑异侧  48-49
  3.5 本章小结  49-51
第4章 顺风向和横风向干扰效应主要结果  51-75
  4.1 双柱体配置情况  51-65
    4.1.1 宽度比的影响  51-56
    4.1.2 高度比的影响  56-61
    4.1.3 湍流度的影响  61-65
  4.2 三柱体配置情况  65-73
    4.2.1 两个施扰建筑同侧  65-70
    4.2.2 两个施扰建筑异侧  70-73
  4.3 本章小结  73-75
第5章 并列位置干扰效应  75-84
  5.1 柱体配置情况  75-78
    5.1.1 顺风向干扰效应  75-76
    5.1.2 横风向干扰效应  76-77
    5.1.3 扭转干扰效应  77-78
  5.2 三柱体配置情况  78-83
    5.2.1 顺风向干扰效应  78-79
    5.2.2 横风向干扰效应  79
    5.2.3 扭转干扰效应  79-80
    5.2.4 基本风压的影响  80-83
  5.3 本章小结  83-84
第6章 受扰情况下风致荷载相关特性研究  84-92
  6.1 单个施扰建筑干扰作用下顺横扭荷载相关性  84-90
    6.1.1 单体情况下不同方向的荷载相关特征  84-85
    6.1.2 相关系数分布规律  85-86
    6.1.3 基本风压对相关性的影响  86-88
    6.1.4 湍流度对相关性的影响  88-90
  6.2 三柱体干扰作用下典型施扰点顺横扭荷载相关性  90-91
  6.3 本章小结  91-92
第7章 结论与展望  92-94
  7.1 主要结论  92-93
  7.2 不足之处及工作展望  93-94
参考文献  94-97
致谢  97

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 高层建筑 > 高层建筑结构 > 结构分析与计算
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