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第十二届全国结构风工程学术会议论文集 关于SSI对高层建筑风振响应影响研究的一些看法 李安勇1’2 孙晓亮3 陈铬1 薛松涛h4 唐和生1 (1同济大学结构工程与防灾研究所，上海200092；2苏州科技学院土木系，苏州215011； 3上海机电工业工程监理有限公司，上海200002； 4日本近畿大学理工学部建筑学科，日本大阪577．8502) 摘要本文对国内外高层建筑风振响应中关于SSI影响的研究进行了较为系统地回顾，指出关于这方面的研 究还存在六个方面的问题。作者认为之所以未对该问题的研究引起足够的重视，主要有两个方面的原因：一是受地 震工程界SSI研究的影响，在观念上还存在误区；二是相应的研究成果还很少，无法充分认识SSI对结构风振响应 影响的重要性。因此，有必要继续深入研究这一问题，既可为经济建设服务，又可丰富建筑抗风理论，具有重要意 义。 关键词土．结构相互作用、风振响应、高层建筑 1．引 言 风荷载是高层建筑结构设计的控制荷载之一，而动力风荷载作用下结构的响应分析成了高层建 筑结构抗风设计中不可缺少的环节，这一点在结构的风致响应计算中即可看出。 阵风荷载因子(GLF)法l’2’3)。该法的基本思路如下：应用准定常假定，将作用在结构上某点M的风 压化为平均风压与脉动风压之和，风荷载的标准值可通过平均风压加上脉动风压得到，即通过阵风 荷载因子与平均风荷载的乘积得到。该方法的基本含义是将此荷载作为静荷载作用于结构上时，能 产生与实际情况一致的最不利风致响应，由于它简单方便，目前世界上有许多国家的风荷载规范基 本上是采用了Davenport的这一思路来规定设计风荷载的，又称为静力等效风荷载。 我国的荷载规范4)结构的风荷载是通过较简单的风振系数侈来计算的，即 ’ 尾-1+鲁 (1) 式中：孝为脉动增大系数；7为脉动影响系数；缈，为振型系数；∥，为风压高度变化系数。文献5) 1．46，1．62和1．7l，可见脉动风的影响 是很大的，而且越向上脉动风的影响越大。 2．国内外土．结构动力相互作用在结构的风致响应中的研究 高层建筑结构在动力风荷载作用下响应分析主要是针对固定基础之上的高层建筑结构的，即将 地基视为刚性。但我国沿海地区有许多为软土地区，在这些地区存在着地基土与上部结构的相互作 用(以下简称SSI)。毫无疑问SSI的存在将改变原有的刚性地基上的结构的计算模型，使得原有高层 建筑结构的动力特性(基频、振型等)发生很大变化，从而影响到高层建筑结构的动力响应。另外，基 础的运动，也会影响到结构的响应。然而，国内外风荷载设计规范及标准，均未考虑SSI的影响。 其原因可能主要有两点： (1)受地震工程界SSI研究的影响，在观念上存在误区； (2)人们尚未认识到SSI对结构风振响应的影响的重要性，相关研究还很少见。 SSI的研究文献成千累万，但绝大多数是关于结构地震响应分析的。在这方面，研究方法已趋 渐成熟，还出现了一些专门计算考虑SSI效应的结构地震响应的专业软件；有些国家己将SSI影响 列入了相应的规范标准中，如美国的ASCE 从大量的研究成果及一些抗震规范条文中可以看出，考虑SSI后，大多数结构的地震响应会减少， 也就是说人们一般认为在地震工程中考虑SSI效应后对结构是有利的。但SSI对结构的风振响应影 531 第十二届全国结构风工程学术会议论文集 响研究的文献却很少。 2．1国外有关这方面的研究情况 的阻抗函数计算采用近似法推得，即基础底面的阻抗函数与基础侧面土的阻抗函数分别计算然后相 加，它们为频率的函数，一些参数值仍按地震工程中的方法取用，推导了振型阻尼比的近似公式。 最后计算了烟囱的顺风向及横风向风致响应，得出的结论是：烟囱的顺风向响应随士刚度的减少而 降低，最大可降低25％。 基础，其阻抗函数及一些参数的取值仍按地震工程中的方法计算，其阻尼比近似公式中略去了扭转 分量，最后以一个十层及二十层的框架结构进行了计算，但这两个算例仍