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高层建筑风致振动的风洞试验与原型实测研究

作　者: 郑庆星
导　师: 傅继阳
学　校: 广州大学
专　业: 结构工程
关键词: 高层建筑 风洞试验 原型实测 等效静风荷载 风场特性
分类号: TU973.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


随着我国城市化进程的推进,城市人口高度集中,高层建筑进入了一个快速发展的时期。高层建筑具有质量轻、柔性大、阻尼小、自振频率低等特点,风荷载往往是结构设计的控制荷载。风洞试验与原型实测是风工程研究的主要方法,本文以广州利通广场为例对此展开研究,主要内容包括：1.在刚性模型测压风洞试验与高频底座天平试验的基础上,计算了结构的基底倾覆弯矩、顶部峰值加速度以及等效静风荷载,对比分析了测压试验结果与天平试验结果,验证了试验数据的可信度,从而为高层建筑的结构抗风设计提供参考依据。2.台风登陆时,在高层建筑顶部进行长时间连续风场监测,利用获得的实测数据,系统地研究了台风的脉动风概率分布、功率谱和湍流积分尺度等台风相关特征,以及湍流强度、阵风因子的自身特征及其与平均风速之间的相互关系,将为我国在台风作用下风环境、风场模拟、设计风荷载等方面的研究提供有价值的成果。3.在台风影响下,同步测试结构顶部风速和风振响应,利用风振响应数据研究了台风作用下被测结构的自振频率、加速度均方根和阻尼特征等,并分析结构振动响应长期观测数据,总结结构在施工过程中自振频率的变化特征,从而为高层建筑自振频率的识别提供参考标准。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-7
目录  7-10
Content  10-13
第1章 绪论  13-19
  1.1 高层建筑的发展现状  13-14
  1.2 高层建筑结构风工程研究概况  14-16
    1.2.1 风对高层建筑的作用  14-15
    1.2.2 高层建筑结构风工程研究方法  15-16
  1.3 风洞试验  16-17
  1.4 原型实测  17-18
  1.5 本文研究内容  18-19
第2章 利通广场风洞试验研究  19-41
  2.1 工程概况  19-20
  2.2 风洞试验简介  20-25
    2.2.1 测压试验  20-25
    2.2.2 高频底座天平试验  25
  2.3 风致响应计算原理  25-29
    2.3.1 CQC方法求解结构响应  25-28
    2.3.2 高层建筑位移简化算法  28-29
  2.4 风洞试验计算结果  29-34
    2.4.1 基础等效静风荷载  29-32
    2.4.2 建筑顶部峰值加速度  32-34
  2.5 测压试验与天平试验结果比较  34-40
    2.5.1 基础等效静风荷载比较  34-37
    2.5.2 峰值加速度比较  37-38
    2.5.3 推荐的等效静风荷载比较  38-40
  2.6 小结  40-41
第3章 利通广场台风风场实测研究  41-63
  3.1 利通广场台风监测简介  41-44
    3.1.1 台风介绍  41
    3.1.2 测试方案  41-43
    3.1.3 监测设备  43-44
  3.2 数据采集及预处理  44-46
    3.2.1 参数设置  44-45
    3.2.2 数据预处理  45-46
  3.3 实测风场特性分析  46-61
    3.3.1 风速时程、平均风速和风向  46-48
    3.3.2 脉动风速  48-49
    3.3.3 脉动风速概率分布  49-53
    3.3.4 脉动风速谱  53-55
    3.3.5 湍流强度与阵风因子  55-59
    3.3.6 湍流积分尺度  59-61
  3.4 小结  61-63
第4章 结构风致振动的动力特性与振动响应实测研究  63-83
  4.1 现场测试概况  63-65
    4.1.1 台风环境介绍  63-64
    4.1.2 传感器布置与配套设备安装  64-65
    4.1.3 数据采集参数设置  65
  4.2 风速时程与结构加速度响应同步监测结果  65-67
    4.2.1 风速与风向  65-66
    4.2.2 结构加速度响应  66-67
  4.3 加速度响应频谱分析及自振频率识别  67-75
    4.3.1 psd函数谱分析  67-68
    4.3.2 结构自振频率识别与验证  68-70
    4.3.3 超高层建筑自振频率研究  70-75
  4.4 风致振动分析  75-78
    4.4.1 实测加速度与平均风速关系  75-76
    4.4.2 实测加速度与风洞试验结果比较  76-78
  4.5 阻尼分析  78-80
    4.5.1 计算方法  78-79
    4.5.2 实测数据分析  79-80
  4.6 小结  80-83
第5章 结论与展望  83-85
  5.1 结论  83-84
  5.2 未来研究工作展望  84-85
参考文献  85-89
攻读硕士学位期间发表的论文及参与的科研服务项目  89-91
致谢  91

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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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