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典型超高层建筑气动弹性的实验研究

刘昊夫  
【摘要】:随着全球科技进步、社会发展和城市化进程的加快,500米以上量级的超高层建筑目前已开始建造,以后会进一步得到发展。该类超高层建筑通常是轻质高柔结构,对于风荷载特别敏感。风荷载已成为超高层建筑的重要控制荷载,同时对于此类建筑,横风效应往往会成为控制性的因素,结构在强风作用下的风与结构之间的耦合效应也应予以关注。 本文以高度在500m量级的超高层建筑为考虑对象,设计制作了一正方形截面气动弹性模型并进行了比较详细的试验研究,通过测得的结构顶部加速度时程响应运用随机减量技术(RDT)结合小波模态分析法识别出了结构的动力响应参数,有效的解决模态耦合现象对气动阻尼识别的干扰。通过研究分析总结了迎风面和湍流度分别对结构的顺、横风向气动阻尼影响规律。 设计制作了同步测压-气弹一体化模型并进行了相应的同步测压和测振试验,对比分析了气弹模型和气动刚性模型在台风地貌下的气动荷载特性,发现流固耦合效应对横风向气动荷载影响下产生的一些典型现象,采用由结构风振响应反演得到气动力谱进一步证实所观测的结果。论文分析并总结超高层建筑的旋涡脱落频率锁定和结构振动响应对气动荷载反作用影响随风速变化的规律。


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