广州西塔风致响应和气弹效应的试验研究-防灾减灾工程及防护工程专业论文.docxVIP

目录 目录 HYPERLINK \l _bookmark36 第 4 章 广州西塔模型减振控制的初步研究 41 HYPERLINK \l _bookmark36 4.1 概述 41 HYPERLINK \l _bookmark36 4.2 减振原理介绍 41 HYPERLINK \l _bookmark36 4.2.1 几种常见的减振措施 41 HYPERLINK \l _bookmark38 4.2.2 TMD可调质量减振原理 43 HYPERLINK \l _bookmark45 4.3 西塔气弹模型减振装置的实现 45 HYPERLINK \l _bookmark46 4.4 减振实验结果及分析 46 HYPERLINK \l _bookmark53 4.5 本章小节 50 HYPERLINK \l _bookmark54 第 5 章 结论和展望 51 HYPERLINK \l _bookmark54 5.1 本文的工作总结 51 HYPERLINK \l _bookmark55 5.2 未来研究工作展望 52 HYPERLINK \l _bookmark56 参考文献 53 HYPERLINK \l _bookmark72 致谢 56 HYPERLINK \l _bookmark73 个人简历与发表论文情况 57 IV 第 第 1 章 绪论 PAGE PAGE 1 第1章 绪论 1.1 引言 规范中对超过一定高度的超高层建筑横风向风荷载还没有明细的条文，仅有一些资料 文献[ HYPERLINK \l _bookmark57 1][ HYPERLINK \l _bookmark58 2][ HYPERLINK \l _bookmark59 3]和一些学术研究成果[ HYPERLINK \l _bookmark60 4]。对超过一定高度的重要建筑，规范上建议进行风洞试验。 基于经济性的考虑，目前大部分超高层建筑的抗风试验多采用刚性模型的试验技术即：高 频底座力天平（HFBB）方法和高频压力积分（HFPI）方法，这两种方法均采用相同的假 设，就是忽略了结构和风之间的相互作用对结构风致响应的影响，对于大部分的工程问题， 刚性模型技术有足够的工程精度，因此得到广泛的应用。然而，对于结构较柔的超高层建 筑结构，潜在的流固耦合效应的影响可能不可忽略，对于此类结构，要准确估算其风致响 应，就必须借助气动弹性模型的试验方法。 广州珠江新城西塔高 432 米，在该结构的初步设计阶段，受业主委托，汕头大学风洞 已为该工程实施了刚性模型（同时采用 HFBB 和 HFPI 方法）的风洞试验。在该项目试验期 间，结构阻尼对风致响应存在很大的影响，阻尼取值问题存在很大争议。为了弄清潜在的 气弹效应对结构风致响应的影响，本文对该项目实施了气动弹性模型风洞试验研究，希望 通过本文研究能得到反映气弹效应的气动阻尼随风速的变化规律。另一方面，研究采用 TMD 进行结构风振控制的可行性。 本文的工作的意义在于：（1）验证刚性模型试验的结果。（2）分析结构气动阻尼随风 速变化的规律，为该工程的抗风设计提供一些依据。（3）安装减振装置有助于改善使用条 件、节约工程造价。 1.2 超高层建筑抗风试验概述 1.2.1 风的特性 我国自然灾害频繁，每年因地质气候灾害造成的损失高达数百亿元。对于城市中的建 筑来说，地震和强风是造成损失的主要因素，其中以强风发生最为频繁。经过几十年的研 究，人类对强风有了长足的认识，但对一些作用机理的研究仍然不够，还不能很好地解决 和预测一些结构的风致破坏情况。 风是空气相对于地面的运动。由于太阳对地球上大气加热和温度上升的不均匀性，从 而在地球相同高度的两点之间产生压力差，这样不同压力差的地区产生了趋于平衡的空气 流动，便形成了风。常见的有热带气旋、台风、飓风、季风和龙卷风等。 风是一种随机过程，随着离地面高度的增加而增加，但当超过一顶高度后就趋于稳定。 平均风速剖面是研究风速变化的一种主要方法，常用的主要有对数律和指数律两种： 对数律： 1 ? z′ ? v (z′) = v * ln? ? (1-1) k ? z0 ? 0式中 v (z′) —大气底层内 z′ 高度处的平均风速；v * —摩擦速度；k —卡曼常数；z 0 —地面粗 糙长度（m）； z′ —有效高度（m）。目前，气象学家认为用对数律表示大气底层强风风速 廓线比较理想。 指数律： v (z)  α ? z ? = ? ? (1-2) vb ? zb ? 式中： zb ， vb —标准参考高度和标准参考高度处的平均风速； z ， v (z) —任一高度处的平 均风速；α —地面粗糙