上部吸氣控制下超高層建筑風(fēng)洞試驗(yàn)設(shè)計(jì)

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

風(fēng)洞試驗(yàn)是確定超高層建筑風(fēng)荷載的主要方法之一。本文介紹了風(fēng)洞試驗(yàn)的基本情況,包括風(fēng)洞試驗(yàn)對(duì)大氣邊界層的模擬、風(fēng)洞試驗(yàn)的分類、等效靜力風(fēng)荷載的計(jì)算過(guò)程等。著重于風(fēng)洞試驗(yàn)過(guò)程中設(shè)計(jì)單位如何與風(fēng)洞試驗(yàn)單位配合，風(fēng)洞試驗(yàn)配合過(guò)程中的注意事項(xiàng)以及如何解讀和運(yùn)用風(fēng)洞試驗(yàn)報(bào)告。最后，以某工程為例介紹了風(fēng)洞試驗(yàn)配合具體過(guò)程以及風(fēng)洞試驗(yàn)報(bào)告的應(yīng)用。通過(guò)該風(fēng)洞試驗(yàn)補(bǔ)充了規(guī)范關(guān)于該體型高層建筑風(fēng)荷載的取值，同時(shí)也驗(yàn)證了此類雙塔建筑的風(fēng)荷載相互干擾，不可忽視。

風(fēng)洞試驗(yàn)是確定超高層建筑風(fēng)荷載的主要方法之一。本文介紹了風(fēng)洞試驗(yàn)的基本情況,包括風(fēng)洞試驗(yàn)對(duì)大氣邊界層的模擬、風(fēng)洞試驗(yàn)的分類、等效靜力風(fēng)荷載的計(jì)算過(guò)程等。著重于風(fēng)洞試驗(yàn)過(guò)程中設(shè)計(jì)單位如何與風(fēng)洞試驗(yàn)單位配合,風(fēng)洞試驗(yàn)配合過(guò)程中的注意事項(xiàng)以及如何解讀和運(yùn)用風(fēng)洞試驗(yàn)報(bào)告。最后,以某工程為例介紹了風(fēng)洞試驗(yàn)配合具體過(guò)程以及風(fēng)洞試驗(yàn)報(bào)告的應(yīng)用。通過(guò)該風(fēng)洞試驗(yàn)補(bǔ)充了規(guī)范關(guān)于該體型高層建筑風(fēng)荷載的取值,同時(shí)也驗(yàn)證了此類雙塔建筑的風(fēng)荷載相互干擾,不可忽視。

基于一棟立面上有多個(gè)開(kāi)洞的矩形截面超高層建筑的剛性模型表面壓力測(cè)量風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果,分析了矩形截面超高層建筑在長(zhǎng)邊立面上不同開(kāi)洞工況下建筑各表面平均風(fēng)壓系數(shù)和最不利風(fēng)壓系數(shù)的變化規(guī)律。試驗(yàn)結(jié)果表明:當(dāng)建筑長(zhǎng)邊迎風(fēng)時(shí),開(kāi)洞使得背風(fēng)面洞口附近的平均風(fēng)壓系數(shù)絕對(duì)值增大,但迎風(fēng)面上的平均風(fēng)壓系數(shù)變化很小;當(dāng)建筑短邊迎風(fēng)時(shí),開(kāi)洞對(duì)洞口附近的平均風(fēng)壓系數(shù)和最不利正風(fēng)壓系數(shù)均只有微弱影響,但對(duì)其最不利負(fù)風(fēng)壓系數(shù)卻有很大影響,特別是中部開(kāi)洞,將使其周?chē)淖畈焕?fù)風(fēng)壓系數(shù)增大一倍以上;開(kāi)洞對(duì)短邊立面上的最不利風(fēng)壓系數(shù)不產(chǎn)生明顯的影響。為有結(jié)構(gòu)開(kāi)洞的高層建筑洞口附近的圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了參考數(shù)據(jù)。

目前超高層建筑結(jié)構(gòu)風(fēng)振分析常采用的是規(guī)范的簡(jiǎn)化理論方法和基于風(fēng)洞試驗(yàn)方法頻域方法,隨著結(jié)構(gòu)體型的復(fù)雜化或周邊建筑對(duì)風(fēng)場(chǎng)有明顯干擾時(shí),進(jìn)行結(jié)構(gòu)風(fēng)振時(shí)程分析是更為簡(jiǎn)單直接有效的方法。本文通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)生成風(fēng)洞試驗(yàn)中風(fēng)荷載時(shí)程數(shù)據(jù)并導(dǎo)入有限元分析軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)的時(shí)程分析,獲得整體結(jié)構(gòu)位移、內(nèi)力以及加速度時(shí)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(fēng)振響應(yīng)分析及舒適度評(píng)估提供了可行的方法。

風(fēng)荷載是高層建筑的主要側(cè)向荷載之一,鑒于越來(lái)越多的國(guó)外工程設(shè)計(jì)的要求,了解并掌握國(guó)際常用規(guī)范中風(fēng)荷載的計(jì)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(duì)美國(guó)規(guī)范風(fēng)荷載的相關(guān)規(guī)定及本工程的風(fēng)洞試驗(yàn)進(jìn)行介紹和研究,對(duì)類似工程的風(fēng)荷載分析有一定的參考作用。

本文設(shè)計(jì)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(dòng)彈性模，對(duì)其進(jìn)行了一系列的風(fēng)洞試驗(yàn)，并詳細(xì)研究了風(fēng)向，等因素對(duì)超高層建筑風(fēng)致振動(dòng)的影響，得到一和些具參考價(jià)值的結(jié)果，可供我國(guó)有關(guān)規(guī)范修訂時(shí)參考。

在大氣邊界層風(fēng)洞中模擬了b、c、d三類地貌的風(fēng)場(chǎng),對(duì)矩形和方形模型進(jìn)行了風(fēng)洞試驗(yàn),分析了不同風(fēng)場(chǎng)下矩形和方形模型的風(fēng)壓分布、順風(fēng)向脈動(dòng)風(fēng)壓功率譜和風(fēng)壓空間相關(guān)性。結(jié)果表明：b、c、d三類風(fēng)場(chǎng)下,平均風(fēng)壓系數(shù)逐步減小,脈動(dòng)風(fēng)壓系數(shù)逐步增大,順風(fēng)向脈動(dòng)風(fēng)壓功率譜峰值對(duì)應(yīng)頻率基本一致;順風(fēng)向脈動(dòng)風(fēng)壓功率譜分布特征隨高度變化不大;風(fēng)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(fēng)面水平和豎向風(fēng)壓相關(guān)性增大。

為了研究超高層建筑不同風(fēng)洞試驗(yàn)方式結(jié)果的差異及原因,對(duì)某347m超高層建筑進(jìn)行了剛性測(cè)壓模型、強(qiáng)迫振動(dòng)模型和多自由度氣彈模型風(fēng)洞試驗(yàn),并將三種試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析.對(duì)比了剛性測(cè)壓模型與氣彈模型的風(fēng)致位移響應(yīng),分析氣動(dòng)阻尼比對(duì)位移響應(yīng)的影響;同時(shí)對(duì)比了強(qiáng)迫振動(dòng)模型與多自由度氣彈模型在湍流場(chǎng)及均勻流場(chǎng)中氣彈參數(shù)的差異.結(jié)果表明:剛性測(cè)壓模型風(fēng)洞試驗(yàn)在氣彈效應(yīng)不顯著的情況下較為可靠而方便;當(dāng)氣彈效應(yīng)較顯著時(shí),多自由度氣彈模型的風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果更為真實(shí);在均勻流場(chǎng)中,結(jié)構(gòu)發(fā)生共振時(shí),強(qiáng)迫振動(dòng)模型的風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果有一定的參考價(jià)值,但在湍流場(chǎng)中,特別是不發(fā)生共振時(shí),試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際情況存在較大差異.高層建筑強(qiáng)迫振動(dòng)模型振動(dòng)形式的不精確性會(huì)導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果的失真,將強(qiáng)迫振動(dòng)模型應(yīng)用到實(shí)際高層建筑抗風(fēng)時(shí),其振動(dòng)形式還有待改進(jìn).

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(fēng)壓分布及周?chē)L(fēng)環(huán)境,計(jì)算了與風(fēng)洞試驗(yàn)等雷諾數(shù)及增大來(lái)流風(fēng)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(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明,在等雷諾數(shù)情況下,風(fēng)洞試驗(yàn)和數(shù)值模擬得到的超高層建筑表面風(fēng)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(yàn)雷諾數(shù)相差25倍的工況中,當(dāng)多數(shù)建筑主軸向與來(lái)流風(fēng)速成一定角度時(shí),超高層建筑的風(fēng)壓分布及周?chē)鲌?chǎng)的數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)較一致;當(dāng)多數(shù)建筑主軸向與來(lái)流風(fēng)速平行時(shí),尾流中旋渦分布的數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)差異明顯,但平均風(fēng)壓分布的數(shù)值模擬與試驗(yàn)結(jié)果略顯差別。

分析了某高層建筑的多通道同步測(cè)壓風(fēng)洞試驗(yàn)。利用隨機(jī)振動(dòng)理論計(jì)算了結(jié)構(gòu)等效靜力風(fēng)荷載,分析了風(fēng)荷載隨風(fēng)向的變化關(guān)系,計(jì)算了結(jié)構(gòu)頂部峰值加速度響應(yīng),對(duì)居住者舒適度進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)　journalofbuildingstructures第31卷第6期2010年6月vol131no16june2010020 文章編號(hào):100026869(2010)0620171208 山地風(fēng)場(chǎng)中超高層建筑風(fēng)荷載幅值特性試驗(yàn)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(xué)土木工程學(xué)院,重慶400045;2.中國(guó)空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心,四川綿陽(yáng)621000) 摘要:針對(duì)山地風(fēng)場(chǎng)中超高層建筑風(fēng)荷載特點(diǎn),在114m×114m風(fēng)洞中進(jìn)行了11個(gè)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(cè)壓風(fēng)洞試驗(yàn),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(lái)流風(fēng)湍流度、建筑高寬 比、厚寬比和層相對(duì)高度等因素的影響。結(jié)果表明:矩形截面建筑各

針對(duì)山地風(fēng)場(chǎng)中超高層建筑風(fēng)荷載特點(diǎn),在1.4m×1.4m風(fēng)洞中進(jìn)行了11個(gè)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(cè)壓風(fēng)洞試驗(yàn),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(lái)流風(fēng)湍流度、建筑高寬比、厚寬比和層相對(duì)高度等因素的影響。結(jié)果表明:矩形截面建筑各氣動(dòng)力幅值特性明顯隨湍流度、建筑高寬比、厚寬比、層相對(duì)高度的改變而變化,而圓形截面建筑各氣動(dòng)力幅值特性僅隨湍流度、層相對(duì)高度的改變而變化。根據(jù)風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果,建立了正方形截面和圓形截面風(fēng)荷載幅值特性的數(shù)學(xué)模型,通過(guò)比較說(shuō)明與風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果吻合較好,可為山地風(fēng)場(chǎng)中的超高層建筑風(fēng)致響應(yīng)計(jì)算提供依據(jù)。

建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)　journalofbuildingstructures第31卷第6期2010年6月vol131no16june2010020 文章編號(hào):100026869(2010)0620171208 山地風(fēng)場(chǎng)中超高層建筑風(fēng)荷載幅值特性試驗(yàn)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(xué)土木工程學(xué)院,重慶400045;2.中國(guó)空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心,四川綿陽(yáng)621000) 摘要:針對(duì)山地風(fēng)場(chǎng)中超高層建筑風(fēng)荷載特點(diǎn),在114m×114m風(fēng)洞中進(jìn)行了11個(gè)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(cè)壓風(fēng)洞試驗(yàn),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(lái)流風(fēng)湍流度、建筑高寬 比、厚寬比和層相對(duì)高度等因素的影響。結(jié)果表明:矩形截面建筑各

在風(fēng)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(guò)9個(gè)不同高寬比、厚寬比的矩形截面超高層建筑模型,考察來(lái)流湍流度、建筑高寬比、厚寬比、層高度等因素對(duì)順風(fēng)向、橫風(fēng)向和扭轉(zhuǎn)3方向的風(fēng)荷載功率譜影響規(guī)律.針對(duì)3個(gè)方向風(fēng)荷載功率譜的特點(diǎn)分別采用不同的荷載譜模型進(jìn)行參數(shù)擬合,再以湍流度、建筑高寬比等為基本變量對(duì)荷載譜模型的參數(shù)進(jìn)行二次擬合,建立了復(fù)雜山地超高層建筑風(fēng)荷載功率譜的數(shù)學(xué)模型.

以天津某超高層結(jié)構(gòu)的風(fēng)振控制為研究對(duì)象,分析了風(fēng)荷載的動(dòng)力特性.針對(duì)該工程的自身特點(diǎn)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(guò)濾技術(shù),進(jìn)行了不同控制方案下的風(fēng)振控制動(dòng)力分析,對(duì)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(qiáng)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(fēng)振作用輸入能量的30％以上,進(jìn)而有效衰減結(jié)構(gòu)的風(fēng)致振動(dòng)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(duì)超高層結(jié)構(gòu)體系風(fēng)振控制的分析與設(shè)計(jì)提出了建議.

在邊界層風(fēng)洞中,用高頻底坐五分量天平技術(shù)對(duì)caarc模型的荷載風(fēng)振系數(shù)進(jìn)行研究,并與用氣動(dòng)彈性模型測(cè)得的荷載風(fēng)振系數(shù)進(jìn)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(cè)得的荷載風(fēng)振系數(shù)僅僅是建(構(gòu))筑物頂部的風(fēng)振系數(shù),獲得的一些結(jié)果可作為修訂有關(guān)規(guī)范時(shí)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(fēng)洞試驗(yàn)阻塞效應(yīng)的修正方法.給出了群體建筑的流場(chǎng)模式和基本假定,推導(dǎo)了修正公式,將尾流面積法的適用范圍推廣到同時(shí)布置兩個(gè)或多個(gè)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(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行參數(shù)擬合,并在不同工況下驗(yàn)證了修正方法.該方法可在較高精度范圍內(nèi)滿足工程項(xiàng)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(fēng)洞試驗(yàn)阻塞效應(yīng)的修正方法．給出了群體建筑的流場(chǎng)模式和基本假定，推導(dǎo)了修正公式，將尾流面積法的適用范圍推廣到同時(shí)布置兩個(gè)或多個(gè)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(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行參數(shù)擬合，并在不同工況下驗(yàn)證了修正方法．該方法可在較高精度范圍內(nèi)滿足工程項(xiàng)目的需要．

一直以來(lái),建筑屋頂?shù)耐怀龉δ芫褪强梢杂脕?lái)?yè)躏L(fēng)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(huì)中,重視對(duì)超高層建筑的頂部設(shè)計(jì),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(duì)于建筑結(jié)構(gòu)的技術(shù)以及運(yùn)用的建筑材料的技術(shù),在傳統(tǒng)的功能需求上,當(dāng)前建筑頂部設(shè)計(jì)更加呈現(xiàn)出具有非常豐富的變化.文章就對(duì)此加以分析和論述.

高層建筑抗震設(shè)計(jì)中的若干問(wèn)題討論 追求建筑結(jié)構(gòu)形式：設(shè)計(jì)新穎、造型奇特 國(guó)外建筑師忽略了中國(guó)的抗震設(shè)計(jì) 建設(shè)部于1998年成立了全國(guó)超限高層建筑工程抗震設(shè)防審查專家委員會(huì)。 2004年，超高層建筑工程抗震設(shè)防審批被列入國(guó)家行政許可范圍。 改善短柱抗震性能措施 使用復(fù)合螺旋箍筋 采用分體柱 采用鋼骨混凝土柱 大連萬(wàn)達(dá)公館3號(hào)樓超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1工程概況： 大連萬(wàn)達(dá)公館3號(hào)樓為大連東部地區(qū)新開(kāi)發(fā)的數(shù)棟超高層建筑中的一棟，建 筑緊鄰大連港客運(yùn)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(tuán)共 有3棟建筑，3號(hào)樓是最高的一棟，標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)布置和立面效果見(jiàn)下圖。 標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)布置圖3號(hào)樓立面效果圖 工程場(chǎng)址位于郯廬地震帶北段，區(qū)域中強(qiáng)地震活動(dòng)比較頻繁，區(qū)域中強(qiáng)地震 活動(dòng)比較頻繁，

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