上部吸氣控制下超高層建筑風洞試驗設(shè)計

依據(jù)某超高層建筑,著重介紹了風洞試驗的方法,描述了在考慮有、無環(huán)境建筑影響下,該高層建筑一些典型的表面風壓特性以及一些測點風壓隨風向角的變化規(guī)律。結(jié)果表明:迎風面中上部風壓系數(shù)較大,接近1.0;底部部分風壓系數(shù)達到1.0;側(cè)風面和背風面風壓系數(shù)大多為負值,特別是靠近角落處由于渦旋脫落,其值可達到-2。環(huán)境建筑對該高層建筑表面風壓的影響較大,特別在建筑中下部。為其進行結(jié)構(gòu)設(shè)計提出一些參考。

風洞試驗是確定超高層建筑風荷載的主要方法之一。本文介紹了風洞試驗的基本情況,包括風洞試驗對大氣邊界層的模擬、風洞試驗的分類、等效靜力風荷載的計算過程等。著重于風洞試驗過程中設(shè)計單位如何與風洞試驗單位配合，風洞試驗配合過程中的注意事項以及如何解讀和運用風洞試驗報告。最后，以某工程為例介紹了風洞試驗配合具體過程以及風洞試驗報告的應(yīng)用。通過該風洞試驗補充了規(guī)范關(guān)于該體型高層建筑風荷載的取值，同時也驗證了此類雙塔建筑的風荷載相互干擾，不可忽視。

風洞試驗是確定超高層建筑風荷載的主要方法之一。本文介紹了風洞試驗的基本情況,包括風洞試驗對大氣邊界層的模擬、風洞試驗的分類、等效靜力風荷載的計算過程等。著重于風洞試驗過程中設(shè)計單位如何與風洞試驗單位配合,風洞試驗配合過程中的注意事項以及如何解讀和運用風洞試驗報告。最后,以某工程為例介紹了風洞試驗配合具體過程以及風洞試驗報告的應(yīng)用。通過該風洞試驗補充了規(guī)范關(guān)于該體型高層建筑風荷載的取值,同時也驗證了此類雙塔建筑的風荷載相互干擾,不可忽視。

基于一棟立面上有多個開洞的矩形截面超高層建筑的剛性模型表面壓力測量風洞試驗結(jié)果,分析了矩形截面超高層建筑在長邊立面上不同開洞工況下建筑各表面平均風壓系數(shù)和最不利風壓系數(shù)的變化規(guī)律。試驗結(jié)果表明:當建筑長邊迎風時,開洞使得背風面洞口附近的平均風壓系數(shù)絕對值增大,但迎風面上的平均風壓系數(shù)變化很小;當建筑短邊迎風時,開洞對洞口附近的平均風壓系數(shù)和最不利正風壓系數(shù)均只有微弱影響,但對其最不利負風壓系數(shù)卻有很大影響,特別是中部開洞,將使其周圍的最不利負風壓系數(shù)增大一倍以上;開洞對短邊立面上的最不利風壓系數(shù)不產(chǎn)生明顯的影響。為有結(jié)構(gòu)開洞的高層建筑洞口附近的圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了參考數(shù)據(jù)。

目前超高層建筑結(jié)構(gòu)風振分析常采用的是規(guī)范的簡化理論方法和基于風洞試驗方法頻域方法,隨著結(jié)構(gòu)體型的復雜化或周邊建筑對風場有明顯干擾時,進行結(jié)構(gòu)風振時程分析是更為簡單直接有效的方法。本文通過編程實現(xiàn)生成風洞試驗中風荷載時程數(shù)據(jù)并導入有限元分析軟件進行結(jié)構(gòu)的時程分析,獲得整體結(jié)構(gòu)位移、內(nèi)力以及加速度時程等重要數(shù)據(jù),為規(guī)范方法不適用的超高層建筑結(jié)構(gòu)風振響應(yīng)分析及舒適度評估提供了可行的方法。

風荷載是高層建筑的主要側(cè)向荷載之一,鑒于越來越多的國外工程設(shè)計的要求,了解并掌握國際常用規(guī)范中風荷載的計算分析相關(guān)規(guī)定非常重要。結(jié)合超高層混合結(jié)構(gòu)科威特中央銀行總部大樓,對美國規(guī)范風荷載的相關(guān)規(guī)定及本工程的風洞試驗進行介紹和研究,對類似工程的風荷載分析有一定的參考作用。

本文設(shè)計制作了一外形，剛度，質(zhì)量參數(shù)在一定范圍內(nèi)可調(diào)的通用超高層建筑多自由度氣動彈性模，對其進行了一系列的風洞試驗，并詳細研究了風向，等因素對超高層建筑風致振動的影響，得到一和些具參考價值的結(jié)果，可供我國有關(guān)規(guī)范修訂時參考。

在大氣邊界層風洞中模擬了b、c、d三類地貌的風場,對矩形和方形模型進行了風洞試驗,分析了不同風場下矩形和方形模型的風壓分布、順風向脈動風壓功率譜和風壓空間相關(guān)性。結(jié)果表明：b、c、d三類風場下,平均風壓系數(shù)逐步減小,脈動風壓系數(shù)逐步增大,順風向脈動風壓功率譜峰值對應(yīng)頻率基本一致;順風向脈動風壓功率譜分布特征隨高度變化不大;風壓水平和豎向相關(guān)性隨距離增加而減小;湍流度的增大使得迎風面水平和豎向風壓相關(guān)性增大。

為了研究超高層建筑不同風洞試驗方式結(jié)果的差異及原因,對某347m超高層建筑進行了剛性測壓模型、強迫振動模型和多自由度氣彈模型風洞試驗,并將三種試驗結(jié)果進行分析.對比了剛性測壓模型與氣彈模型的風致位移響應(yīng),分析氣動阻尼比對位移響應(yīng)的影響;同時對比了強迫振動模型與多自由度氣彈模型在湍流場及均勻流場中氣彈參數(shù)的差異.結(jié)果表明:剛性測壓模型風洞試驗在氣彈效應(yīng)不顯著的情況下較為可靠而方便;當氣彈效應(yīng)較顯著時,多自由度氣彈模型的風洞試驗結(jié)果更為真實;在均勻流場中,結(jié)構(gòu)發(fā)生共振時,強迫振動模型的風洞試驗結(jié)果有一定的參考價值,但在湍流場中,特別是不發(fā)生共振時,試驗結(jié)果與實際情況存在較大差異.高層建筑強迫振動模型振動形式的不精確性會導致試驗結(jié)果的失真,將強迫振動模型應(yīng)用到實際高層建筑抗風時,其振動形式還有待改進.

以中華城商業(yè)社區(qū)高層建筑群為工程背景,采用rngk-ε湍流模型模擬了建筑群中超高層建筑的表面平均風壓分布及周圍風環(huán)境,計算了與風洞試驗等雷諾數(shù)及增大來流風速和模型尺寸提高雷諾數(shù)后的兩類雷諾數(shù)工況,并同風洞試驗結(jié)果進行了對比。結(jié)果表明,在等雷諾數(shù)情況下,風洞試驗和數(shù)值模擬得到的超高層建筑表面風壓分布較為一致,數(shù)值差別在15%以內(nèi);數(shù)值模擬與試驗雷諾數(shù)相差25倍的工況中,當多數(shù)建筑主軸向與來流風速成一定角度時,超高層建筑的風壓分布及周圍流場的數(shù)值模擬結(jié)果與試驗較一致;當多數(shù)建筑主軸向與來流風速平行時,尾流中旋渦分布的數(shù)值模擬結(jié)果與試驗差異明顯,但平均風壓分布的數(shù)值模擬與試驗結(jié)果略顯差別。

分析了某高層建筑的多通道同步測壓風洞試驗。利用隨機振動理論計算了結(jié)構(gòu)等效靜力風荷載,分析了風荷載隨風向的變化關(guān)系,計算了結(jié)構(gòu)頂部峰值加速度響應(yīng),對居住者舒適度進行了評價。

建筑結(jié)構(gòu)學報　journalofbuildingstructures第31卷第6期2010年6月vol131no16june2010020 文章編號:100026869(2010)0620171208 山地風場中超高層建筑風荷載幅值特性試驗研究 李正良 1 ,孫　毅 1 ,黃漢杰 2 ,陳朝暉 1 ,魏奇科 1 (1.重慶大學土木工程學院,重慶400045;2.中國空氣動力研究與發(fā)展中心,四川綿陽621000) 摘要:針對山地風場中超高層建筑風荷載特點,在114m×114m風洞中進行了11個不同高寬比、厚寬比矩形截面和圓形截 面超高層建筑表面測壓風洞試驗,分析了阻力系數(shù)平均值、均方根值和升力、扭矩系數(shù)均方根值受來流風湍流度、建筑高寬 比、厚寬比和層相對高度等因素的影響。結(jié)果表明:矩形截面建筑各

針對山地風場中超高層建筑風荷載特點,在1.4m×1.4m風洞中進行了11個不同高寬比、厚寬比矩形截面和圓形截面超高層建筑表面測壓風洞試驗,分析了阻力系數(shù)平均值、均方根值和升力、扭矩系數(shù)均方根值受來流風湍流度、建筑高寬比、厚寬比和層相對高度等因素的影響。結(jié)果表明:矩形截面建筑各氣動力幅值特性明顯隨湍流度、建筑高寬比、厚寬比、層相對高度的改變而變化,而圓形截面建筑各氣動力幅值特性僅隨湍流度、層相對高度的改變而變化。根據(jù)風洞試驗結(jié)果,建立了正方形截面和圓形截面風荷載幅值特性的數(shù)學模型,通過比較說明與風洞試驗結(jié)果吻合較好,可為山地風場中的超高層建筑風致響應(yīng)計算提供依據(jù)。

建筑結(jié)構(gòu)學報　journalofbuildingstructures第31卷第6期2010年6月vol131no16june2010020 文章編號:100026869(2010)0620171208 山地風場中超高層建筑風荷載幅值特性試驗研究 李正良 1 ,孫　毅 1 ,黃漢杰 2 ,陳朝暉 1 ,魏奇科 1 (1.重慶大學土木工程學院,重慶400045;2.中國空氣動力研究與發(fā)展中心,四川綿陽621000) 摘要:針對山地風場中超高層建筑風荷載特點,在114m×114m風洞中進行了11個不同高寬比、厚寬比矩形截面和圓形截 面超高層建筑表面測壓風洞試驗,分析了阻力系數(shù)平均值、均方根值和升力、扭矩系數(shù)均方根值受來流風湍流度、建筑高寬 比、厚寬比和層相對高度等因素的影響。結(jié)果表明:矩形截面建筑各

在風洞建筑模型高度范圍內(nèi)模擬4種大小不同的湍流度,通過9個不同高寬比、厚寬比的矩形截面超高層建筑模型,考察來流湍流度、建筑高寬比、厚寬比、層高度等因素對順風向、橫風向和扭轉(zhuǎn)3方向的風荷載功率譜影響規(guī)律.針對3個方向風荷載功率譜的特點分別采用不同的荷載譜模型進行參數(shù)擬合,再以湍流度、建筑高寬比等為基本變量對荷載譜模型的參數(shù)進行二次擬合,建立了復雜山地超高層建筑風荷載功率譜的數(shù)學模型.

以天津某超高層結(jié)構(gòu)的風振控制為研究對象,分析了風荷載的動力特性.針對該工程的自身特點提出了設(shè)置粘滯阻尼器(a)、設(shè)置雙向調(diào)頻質(zhì)量阻尼器(b)、設(shè)置粘滯阻尼器和雙向調(diào)頻質(zhì)量阻尼器(c)的三種減振控制方案,采用具有三維空間相關(guān)性的自回歸過濾技術(shù),進行了不同控制方案下的風振控制動力分析,對比分析了不同方案下的控制效果.結(jié)果表明:在特定的加強層處設(shè)置粘滯阻尼器及在頂層設(shè)置調(diào)諧質(zhì)量阻尼設(shè)備均能夠耗散風振作用輸入能量的30％以上,進而有效衰減結(jié)構(gòu)的風致振動響應(yīng),保證主體結(jié)構(gòu)的正常使用工作狀態(tài).依據(jù)分析結(jié)果對超高層結(jié)構(gòu)體系風振控制的分析與設(shè)計提出了建議.

在邊界層風洞中,用高頻底坐五分量天平技術(shù)對caarc模型的荷載風振系數(shù)進行研究,并與用氣動彈性模型測得的荷載風振系數(shù)進行比較,兩者的結(jié)果相差不大。由于天平技術(shù)只考慮第一振型并且是線形振型的影響,所以用其測得的荷載風振系數(shù)僅僅是建(構(gòu))筑物頂部的風振系數(shù),獲得的一些結(jié)果可作為修訂有關(guān)規(guī)范時參考。

基于單體高層建筑模型的尾流面積法,提出了適用于群體高層建筑模型風洞試驗阻塞效應(yīng)的修正方法.給出了群體建筑的流場模式和基本假定,推導了修正公式,將尾流面積法的適用范圍推廣到同時布置兩個或多個建筑的阻塞效應(yīng)的修正.利用均勻流中典型周邊布置方案的等高雙建筑和等高三建筑的風洞試驗結(jié)果進行參數(shù)擬合,并在不同工況下驗證了修正方法.該方法可在較高精度范圍內(nèi)滿足工程項目的需要.

基于單體高層建筑模型的尾流面積法，提出了適用于群體高層建筑模型風洞試驗阻塞效應(yīng)的修正方法．給出了群體建筑的流場模式和基本假定，推導了修正公式，將尾流面積法的適用范圍推廣到同時布置兩個或多個建筑的阻塞效應(yīng)的修正．利用均勻流中典型周邊布置方案的等高雙建筑和等高三建筑的風洞試驗結(jié)果進行參數(shù)擬合，并在不同工況下驗證了修正方法．該方法可在較高精度范圍內(nèi)滿足工程項目的需要．

一直以來,建筑屋頂?shù)耐怀龉δ芫褪强梢杂脕頁躏L遮雨,所以建筑頂部是構(gòu)成建筑造構(gòu)的重要因素之一.而現(xiàn)代社會中,重視對超高層建筑的頂部設(shè)計,需要重視關(guān)注建筑施工中應(yīng)用的技術(shù)和方法,特別是對于建筑結(jié)構(gòu)的技術(shù)以及運用的建筑材料的技術(shù),在傳統(tǒng)的功能需求上,當前建筑頂部設(shè)計更加呈現(xiàn)出具有非常豐富的變化.文章就對此加以分析和論述.

高層建筑抗震設(shè)計中的若干問題討論 追求建筑結(jié)構(gòu)形式：設(shè)計新穎、造型奇特 國外建筑師忽略了中國的抗震設(shè)計 建設(shè)部于1998年成立了全國超限高層建筑工程抗震設(shè)防審查專家委員會。 2004年，超高層建筑工程抗震設(shè)防審批被列入國家行政許可范圍。 改善短柱抗震性能措施 使用復合螺旋箍筋 采用分體柱 采用鋼骨混凝土柱 大連萬達公館3號樓超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計 1工程概況： 大連萬達公館3號樓為大連東部地區(qū)新開發(fā)的數(shù)棟超高層建筑中的一棟，建 筑緊鄰大連港客運碼頭，商業(yè)定位為大連地區(qū)超豪華住宅樓。建筑層數(shù)為地上 56層，地下3層，地上建筑高度185.95m，地上建筑面積66770㎡。該組團共 有3棟建筑，3號樓是最高的一棟，標準層結(jié)構(gòu)布置和立面效果見下圖。 標準層結(jié)構(gòu)布置圖3號樓立面效果圖 工程場址位于郯廬地震帶北段，區(qū)域中強地震活動比較頻繁，區(qū)域中強地震 活動比較頻繁，

某沿海超高層建筑高度達350m,高寬比達7.6,又處于浙江沿海地區(qū),風荷載是其結(jié)構(gòu)設(shè)計的控制荷載.數(shù)值模擬了不同風向下超高層建筑底部平均風合力和合力矩,與風洞試驗結(jié)果相近,一般情況兩者差別不大于15%;同時擬合了該建筑表面的脈動風壓自譜密度和相干函數(shù)經(jīng)驗表達式,采用空間隨機風振的cqc方法對塔樓進行了風致動力響應(yīng)分析,并通過塔樓頂層峰值加速度響應(yīng)和底部靜力等效風荷載合力和合力矩的比較與分析,表明高層建筑專用風振分析方法在實際工程中應(yīng)用的可行性.